化学渗透理论（chemiosmotic theory），理学-化学-物理化学-生物物理化学-化学渗透理论，能较好解释氧化磷酸化作用机理的理论。线粒体是一个需要在光学显微镜下加以染色才能辨识的囊状结构的细胞器。不同种类的线粒体形状略有差异。线粒体含有两层膜，中间部分称为膜间隙，内膜向内折叠形成嵴，嵴之间可形成分隔且密闭的空间，称为区室，区室内含有溶胶状的基质。线粒体是大多数细胞的ATP来源，它将食物和机体内的化学能转化成ATP的过程为氧化磷酸化，化学渗透理论较好地解释了底物的氧化磷酸化作用机理（见图）。