Quá trình chuyển hóa năng lượng trong sinh giới gồm 3 giai đoạn là tổng hợp, phân giải và huy động năng lượng:

- Giai đoạn tổng hợp: Chất diệp lục của cây xanh đã thu nhận và chuyển hóa quang năng thành hóa năng tích lũy trong các chất hữu cơ từ CO₂, nước. Động vật lấy năng lượng (hóa năng) sẵn có trong thức ăn.

- Giai đoạn phân giải: Quá trình hô hấp tế bào làm biến đổi các phân tử lớn thành các phân tử nhỏ hơn, đồng thời, hóa năng tích lũy trong phân tử lớn chuyển sang hóa năng tích lũy trong các phân tử nhỏ ở dạng dễ chuyển đổi và sử dụng (ATP).

- Giai đoạn huy động năng lượng: Năng lượng tạo ra từ hô hấp tế bào (chủ yếu là ATP) được sử dụng cho các hoạt động sống. Các liên kết giữa các gốc phosphate trong phân tử ATP sẽ bị phá vỡ, giải phóng năng lượng. Các dạng năng lượng khác nhau cuối cùng đểu chuyển thành nhiệt năng và tỏa ra môi trường.