Mitohondriji su stanična snaga eukariotskih stanica. Glavna funkcija mitohondrija je proizvodnja adenozin trifosfata (ATP) putem procesa poznatog kao oksidativna fosforilacija. ATP je nukleotid koji pohranjuje energiju u obliku kemijskih veza. Energija se dobiva iz hranjivih tvari u stanicama, uglavnom iz glukoze i masnih kiselina, i oslobađa se kad god je potrebna funkcijama stanica koje zahtijevaju energiju. Ove stanične funkcije koje zahtijevaju energiju su membranski transport, sinteza spojeva za pokretanje metaboličkih reakcija i mehanički rad.
Ove strukture su dvostruko membranski vezane citoplazmatske organele koje se nalaze u većini eukariotskih stanica. Savitljive su i šipkastog oblika, a promjer im se kreće od 0.5 do 1.0 mikrometar. Membranski sustav mitohondrija sastoji se od glatke vanjske mitohondrijalne membrane i presavijene unutarnje mitohondrijske membrane, odvojenih uskim prostorom koji se naziva intermembranski prostor. Matrični prostor ili interkristalni prostor je veliki prostor zatvoren unutarnjom membranom. Svaka od ovih komponenti igra značajnu ulogu u staničnoj funkciji i doprinosi glavnoj funkciji mitohondrija.
Vanjska mitohondrijska membrana ima veliki broj porina, koji su transmembranski proteinski kanali koji dopuštaju slobodnu difuziju velikih i malih molekula. Može dopustiti molekule koje su velike čak 10 kilodaltona i male čak 6,000 daltona. Ova membrana je relativno propusna za ione i male molekule, stoga sadržaj međumembranskog prostora podsjeća na citosol.
Ipak, glavna funkcija mitohondrija nalazi se u unutarnjoj mitohondrijskoj membrani i matriksnom prostoru. Unutarnja mitohondrijska membrana presavijena je u kriste, koje osiguravaju veću površinu za sintezu ATP-a. Ova membrana posjeduje veliki broj kardiolipina, koji su fosfolipidi koji ove potonje čine gotovo nepropusnim za protone, elektrone i ione. ATP sintaza i respiratorni lanci, oba proteinska kompleksa, također se nalaze u ovoj membrani. ATP sintaza je odgovorna za stvaranje ATP-a, dok respiratorni lanci održavaju protonski gradijent koji osigurava energiju za oksidativnu fosforilaciju.
Prostor matriksa ispunjen je gustom tekućinom većinom sastavljenom od enzima odgovornih za razgradnju masnih kiselina i piruvata u metabolički međuprodukt acetil koenzim A, te naknadnu oksidaciju ovog međuprodukta u ciklusu Krebsove ili trikarboksilne kiseline. Piruvat je početni produkt metabolizma glukoze koji se javlja u citosolu, a zatim se transportira u mitohondrije. Prostor matriksa također sadrži mitohondrijski genetski sustav, dvolančanu mitohondrijsku kružnu deoksiribonukleinsku kiselinu (cDNA) i enzime potrebne za ekspresiju mitohondrijalnog genoma. Iako ima vlastiti genetski sustav, u genomu stanične jezgre nalaze se potrebni proteini kodirani genom potrebni da bi formiranje i funkcioniranje mitohondrija bili normalni.