生物氧化和有机物体外燃烧在化学特性上是相同的，遵循氧化还原反应的一般规律，所需氧气的量、最终生成的产物和释放的能量都是相同的。这是在细胞内通过酶催化进行的氧化过程，反应条件温和，一般在水溶液中的 pH 约为7，在常温下进行。
在生物氧化过程中，同时伴随着生物还原反应的发生。水是许多生物氧化反应的供氧体，通过加水的脱氢作用直接参与氧化反应。在生物氧化中，碳的氧化和氢的氧化是非同步进行的。氧化过程中释放的质子和电子通常由多种载体如 NADH 传递给氧，最终生成水。
生物氧化是一个分步进行的过程。每一步都有特定的酶催化作用，每一步的产物都可以分离出来。这种逐步反应的模式有利于在温和的条件下释放能量，提高能源利用效率。
生物氧化释放的能量与 ATP 的合成耦联，将能量转化为生物体可以直接利用的生物能 ATP。
