Кле́точное дыха́ние (тканевое дыхание), совокупность метаболических реакций и процессов, происходящих в клетках всех живых организмов, направленных на расщепление и окисление молекул органических веществ до углекислого газа и воды для запасания энергии в виде молекул АТФ. Клеточное дыхание составляет часть процессов катаболизма, или энергетического обмена. Основным субстратом для клеточного дыхания выступают углеводы, реже жиры и иногда белки. Окислителем является кислород.

Клеточное дыхание состоит из трёх этапов:

1. Подготовительный этап – ферментативное расщепление крупных органических молекул на более мелкие. Происходит во вторичных лизосомах и цитоплазме клеток. Энергия, получаемая на этом этапе, рассеивается в виде тепла, молекулы АТФ не синтезируются.

2. Бескислородный этап – расщепление высокоэнергетических соединений для получения энергии в виде молекул АТФ без участия кислорода. Происходит в цитоплазме клеток. Поскольку в природе основным источником энергии является глюкоза, бескислородный этап её расщепления также называется гликолиз. Этот многоступенчатый процесс состоит из 10 ферментативных реакций, в ходе которых глюкоза расщепляется до пировиноградной кислоты (ПВК). При этом на одну молекулу глюкозы расходуется 2 молекулы АТФ, но полученная во время гликолиза энергия восполняет потерю за счет синтеза 4 новых молекул АТФ. В итоге клетка получает 2 молекулы АТФ.

3. Кислородный этап – расщепление и окисление ПВК с выделением углекислого газа и водорода и последующим синтезом 36 молекул АТФ. Происходит в митохондриях.

Таким образом, при полном расщеплении одной молекулы глюкозы клетка может синтезировать 38 молекул АТФ – 2 молекулы в процессе гликолиза и 36 молекул на кислородном этапе.