线粒体呼吸链主要由线粒体呼吸链酶组成，线粒体呼吸链复合物I (NADH氧化酶)、线粒体呼吸链复合物II（琥珀酸脱氢酶）是电子进入线粒体电子传递链（ETC）的主要元素。

复合物I催化NADH氧化，复合物II催化琥珀酸氧化为延胡索酸。随后，辅酶Q（Q）形成辅酶（QH2），最终导致终端的电子受体O2减少。
线粒体呼吸链复合物III(细胞色素c氧化还原酶)是线粒体氧化磷酸化的必要蛋白质。线粒体呼吸链复合物III是线粒体呼吸链的守门人和第三活性氧的主要来源。
线粒体呼吸链复合物IV（细胞色素c氧化酶）是线粒体电子传递链的终端电子受体。复合物IV通过细胞色素c的氧化，将O2转化为水，此过程与线粒体细胞膜ATP合成有关。
线粒体呼吸链复合物V与上述四个复合物一起完成氧化磷酸化生成ATP，称为ATP合成酶，又称F1F0-ATP酶。