糖氧化分解，也稱為糖的有氧氧化，是葡萄糖在有氧條件下徹底氧化成水和二氧化碳的過程，主要發生在細胞的線粒體中。這個過程大致可以分為三個階段：
第一階段。葡萄糖經過糖酵解途徑分解成丙酮酸，這一階段主要在細胞質中進行。
第二階段。丙酮酸進入線粒體內，氧化脫羧生成乙醯輔酶A（乙醯CoA）。
第三階段。乙醯輔酶A進入三羧酸循環（也稱為檸檬酸循環），在三羧酸循環中，乙醯輔酶A與草醯乙酸結合生成檸檬酸，然後經過多次脫氫、脫羧反應，重新生成草醯乙酸，並釋放出二氧化碳和水。在這一過程中，會生成ATP和NADH+H+，為細胞提供能量。
糖的有氧氧化過程中，丙酮酸脫氫酶複合體、檸檬酸合酶、異檸檬酸脫氫酶等起到關鍵作用。整個過程中，每分子葡萄糖經過有氧氧化可以產生大約30到32分子的ATP。