葡萄糖在有氧条件下，氧化分解生成二氧化碳和水的过程称为糖的有氧氧化(aerobicoxidation)，并释放出能量。有氧氧化是糖分解代谢的主要方式，大多数组织中的葡萄糖均进行有氧氧化分解供给机体能量。
糖的有氧氧化主要发生在线粒体中，分为三个阶段：第一阶段为糖酵解途径，葡萄糖转变成2分子丙酮酸，在胞液中进行；第二阶段为乙酰辅酶A的生成，丙酮酸进入线粒体，由丙酮酸脱氢酶复合体催化，经氧化脱羧基转化成乙酰CoA；第三阶段为三羧酸循环，包括电子的跨膜传递生成的ATP和底物水平磷酸化生成的ATP，同时生成二氧化碳和水。
在糖的有氧氧化中的关键酶是：丙酮酸脱氢酶系、柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶，这三种酶在糖有氧氧化中起到关键作用。