分解代謝（又稱為異化作用）是一系列裂解大分子的反應過程的總稱，包括裂解和氧化食物分子。分解代謝反應的目的是為合成代謝反應提供所需的能量和反應物。分解代謝的機制在生物體中不盡相同，如有機營養菌分解有機分子來獲得能量，而無機營養菌利用無機物作為能量來源，光能利用菌則能夠吸收陽光並轉化為可利用的化學能。然而，所有這些代謝形式都需要氧化還原反應的參與，反應主要是將電子從還原性的供體分子（如有機分子、水、氨、硫化氫、亞鐵離子等）轉移到受體分子（如氧氣、硝酸鹽、硫酸鹽等）。[35]在動物中，這些反應還包括將複雜的有機分子分解為簡單分子（如二氧化碳和水）。在光合生物（如植物和藍藻）中，這些電子轉移反應並不釋放能量，而是用作儲存所吸收光能的一種方式。[15]
動物中最普遍的分解代謝反應可以被分為三個主要步驟：首先，大分子有機化合物，如蛋白質、多糖或脂類被消化分解為小分子組分；然後，這些小分子被細胞攝入並被轉化為更小的分子，通常為乙醯輔酶A，此過程中會釋放出部分能量；最後，輔酶A上的乙醯基團通過檸檬酸循環和電子傳遞鏈被氧化為水和二氧化碳，並釋放出能量，這些能量可以通過將煙醯胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）還原為NADH而以化學能的形式被儲存起來。
