氧化磷酸化的工作原理是利用释放能量的化学反应来驱动需要能量的反应，这样的反应称为是偶联反应。意即在没有另一个反应的情况下,该反应不能发生，电子在电子传递链上从电子供体到电子受体的流动,是一个放能的过程，它释放能量,而ATP的合成是一个耗能的过程,需要输入能量.电子传递链和ATP合酶都在膜中,在称为“化学渗透”的过程中,通过质子穿过这层膜的运动,将能量从电子传递链转移到ATP合酶中。实际上,这就像一个简单的电路,质子通过电子传递链中的质子泵酶,从膜带负电位的N端流向带正电位的P端，这些酶如同其中的电池,做功来驱动电流在回路中流动。