A respiração anaeróbia possui como aceptor final de hidrogênios uma substância como o sulfato e o nitrato, mas nunca o oxigênio. Através dessa respiração, as bactérias desnitrificantes devolvem à atmosfera o N2. Como estas bactérias são intolerantes ao oxigênio, a desnitrificação ocorre geralmente em ambientes pantanosos, onde há pouco ou nenhum oxigênio.
A fermentação é a síntese de ATP na ausência de oxigênio. Neste processo, a glicose é degradada somente até piruvato, que é convertido em outro composto. O aceptor final de hidrogênios é um composto orgânico. Nesses processos, há um saldo de apenas 2ATP por molécula de glicose degradada. A fermentação acontece no citosol.
Na fermentação lática, o piruvato é convertido em ácido lático pela utilização de íons hidrogênio transportados pelos NADH formados na glicólise – ação bacteriana sobre os açúcares do leite pode formar iogurtes, queijos, coalhadas, entre outros. Este tipo de fermentação pode ser realizado por bactérias, alguns fungos e protozoários e por células do tecido muscular humano (atividades físicas intensas podem esgotar o oxigênio disponível).
Já na fermentação alcoólica, o piruvato é transformado em etanol e gás carbônico. É realizado por algumas bactérias e leveduras. As leveduras que utilizam esta via energética originam bebidas alcoólicas, álcool combustível, pães, etc.