La seconde étape de la réaction de respiration a lieu dans un organite cellulaire appelée la mitochondrie, qui en raison de leur rôle dans la production d'ATP sont appelés "usines électriques" pour la cellule.
Juste avant le cycle de l'acide citrique commence, le pyruvate est "toiletté" pour la réaction en étant converti en une substance de haute énergie appelée acétyl-coenzyme A, ou l'acétyl-CoA.
Enzymes spécifiques situés dans les mitochondries alors alimenter les nombreuses réactions qui composent le cycle de l'acide citrique (également connu comme le cycle de Krebs) en réarrangeant les liaisons chimiques et de participer à des réactions d'oxydo-réduction plus.
A la fin de cette étape, des molécules de transport d'électrons quittent le cycle de l'acide citrique et de commencer la troisième étape.