Carbohydrate, lipid và protein từ thực phẩm là những nguyên liệu để tạo thành năng lượng. Sau khi thức ăn vào cơ thể, các đại phân tử trên sẽ phân hủy thành các phần tử nhỏ hơn qua quá trình tiêu hóa. Cuối cùng, các phân tử này sẽ được hấp thu vào máu và đi vào chu trình chuyển hóa năng lượng cho tế bào. 

Quá trình chuyển hóa năng lượng trong tế bào thường đi kèm với quá trình chuyển hóa các chất hấp thu. Năng lượng được chuyển hóa trong cơ thể theo ba bước, trong ba cơ quan khác nhau của tế bào, gồm: bào tương, ty thể và bào quan khác. 

Tại bào tương, các chất hấp thu chuyển đổi thành các chất trung gian. Năng lượng được tích lũy phần lớn dưới dạng hóa năng của các chất trung gian, một phần thành hóa năng của các hợp chất giàu năng lượng, điển hình là ATP (adenosin triphosphat). 

Tại ty thể, các chất chuyển hóa trung gian bị phân hủy thành carbon dioxide và nước. Song song với đó, phần hóa năng còn lại trong các chất này biến đổi thành hóa năng của ATP qua phản ứng phosphoryl hóa. 

Các phân tử ATP trong ty thể được vận chuyển trở lại bào tương của tế bào. Cùng với các ATP hình thành tại bào tương, tại màng tế bào, những phân tử này cung cấp năng lượng để vận chuyển vật chất qua màng. Lúc này, hóa năng trong ATP biến đổi thành động năng giúp vận chuyển các chất, chuyển động các sợi trên màng tế bào, tham gia sự vận động của tế bào, cơ quan và toàn bộ cơ thể. 

Ngoài ra, hóa năng trong ATP cũng biến đổi thành điện năng (điện thế nghỉ và điện thế hoạt động) cho màng tế bào, đồng thời, kiểm soát sự co rút tế bào. Ở nội bào tương, ATP cung cấp năng lượng cho phản ứng tổng hợp các chất, tham gia quá trình dự trữ, bài tiết, thực hiện chức năng tế bào. Song song với quá trình này, hóa năng của ATP và các chất tham gia phản ứng cũng chuyển thành hóa năng của các chất vừa tổng hợp. 

Trong tất cả các phản ứng chuyển hóa kể trên, luôn luôn có một phần năng lượng của các chất tham gia phản ứng chuyển đổi thành nhiệt năng. Như vậy, nói tóm lại, năng lượng trong cơ thể sau khi được hấp thu có thể chuyển hóa thành nhiệt năng, hóa năng, động năng và điện năng thực hiện các hoạt động và chức năng của cơ quan trong cơ thể.