Митохондрии — это небольшие (1—7 мкм) округлые или вытянутые тельца. Каждая митохондрия образована двумя мембранами: внутренней и наружной. Наружная мембрана митохондрий гладкая, а внутренняя образует множество выступов и перегородок, которые называются кристами (это происходит потому, что площадь внутренней мембраны намного превышает площадь внешней). Внутреннее пространство этих органоидов называется матриксом.
В матриксе митохондрий находятся рибосомы, размер которых соответствует размеру рибосом прокариотов, а также кольцевая молекула ДНК. Поэтому митохондрии способны синтезировать некоторые собственные белки. Но информация о большинстве необходимых этому органоиду белков всё — таки хранится в геноме ядра.
Также в матриксе митохондрий содержится множество ферментов, которые расщепляют различные органические вещества — углеводы, липиды и аминокислоты — до С02 и Н20, а во внутренней мембране, в кристах располагаются компоненты дыхательной цепи, которые окисляют образующиеся при расщеплении органических веществ восстановительные эквиваленты (НАДН и ФАДН2), используя О2. В результате выделяющаяся энергия запасается в виде АТФ.