生物氧化和有機物質體外燃燒在化學本質上是相同的，遵循氧化還原反應的一般規律，所耗的氧量，最終產物和釋放的能量均相同。是在細胞內進行酶催化的氧化過程，反應條件溫和(水溶液中PH約爲7和常溫)。
在生物氧化的過程中，同時伴隨生物還原反應的產生。水是許多生物氧化反應的供氧體，通過加水脫氫作用直接參與了氧化反應。在生物氧化中，碳的氧化和氫化是非同步進行。氧化過程中脫下來的質子和電子，通常由各種載體，如NADH等傳遞給氧並最終生成水。生物氧化是一個分步進行的過程。每一步都有特殊的酶催化，每一步反應的產物都可以分離出來。這種逐步反應的模式有利於在溫和的條件下釋放能量，提高能源利用率。生物氧化釋放的能量，通過與ATP合成相偶聯，轉換成生物體能夠直接利用的生物能ATP。
