Клеточное дыхание растений происходит в специальных структурах клеток – митохондриях. Причем эти органеллы растительных клеток имеют ряд существенных отличий от таковых животных, что связано с особенностями жизнедеятельности растений (прикрепленный образ жизни, необходимость изменять метаболизм в соответствии с переменчивыми условиями окружающей среды). Поэтому у растений имеются дополнительные пути окисления органических соединений, вырабатываются альтернативные ферменты. Схематически процесс дыхания выглядит как реакция окисления сахаров посредством поглощаемого кислорода до воды и углекислоты. При этом выделяется тепло, что четко прослеживается при прорастании семян и распускании цветов некоторых видов растений. Дыхание не следует рассматривать исключительно как процесс поставки энергии для роста и развития организма растения. Значение процесса дыхания растений очень велико. На промежуточных этапах этого процесса образуется ряд органических соединений, используемых затем в разных реакциях обмена веществ, к примеру, пентозы и органические кислоты. Несмотря на то, что дыхание и фотосинтез по своей природе противоположны, часто они взаимодополняют друг друга, так как являются источниками энергетических носителей (АТФ, НАДФ-Н) и метаболитов в клетке. В засушливых условиях вода, выделяемая при дыхании, может уберечь растение от обезвоживания. Но не во всех случаях интенсификация этого процесса полезна для растения, так как избыточное выделение энергии дыхания в виде тепла приводит к ненужной потере сухого вещества клеток.