Cadeia respiratória é a etapa da respiração celular que ocorre no interior das mitocôndrias, precisamente em sua membrana interna pregueada.

Também denominada de cadeia transportadora de elétrons, realiza o transporte de átomos de hidrogênio energizados, ou seja, elétrons, a partir de substâncias aceptoras intermediárias (NAD e FAD) provenientes da glicólise e do ciclo de Krebs.

Essas substâncias carregam os prótons H+ até a membrana interna da mitocôndria, onde são liberados na cadeia respiratória formada por proteínas transmembranares chamadas proteínas transportadoras.

A partir desse ponto são liberados elétrons e o próton é gradativamente processado e armazenado no espaço entre as membranas interna e externa. Onde será forçado a transpor por difusão uma última proteína (sintetase ATP), que gera fluxo capaz de promover energia suficiente para ser absorvida na reação de conversão de ADP (Adenosina Difosfato) em ATP (Adenosina Trifosfato), molécula energética utilizada no metabolismo celular.

Os eletros resultantes da cadeia respiratória são captados por moléculas de oxigênio, funcionando como aceptores finais de elétrons, produzindo água.