A respiração anaeróbica é uma forma de respiração que não utiliza oxigênio. Outros elementos além do oxigênio são utilizados para o transporte de elétrons. Os substitutos comuns do oxigênio são nitratos, ferro, manganês, sulfatos, enxofre, ácido fumárico e dióxido de carbono. A Escherichia coli utiliza nitratos e ácido fumárico para a respiração.
Para que a cadeia de transporte de elétrons funcione, deve haver um aceitador final de elétrons no final da cadeia. Isto permite a passagem de elétrons através da cadeia. Em organismos aeróbicos, este aceitador final de elétrons é o oxigênio. O oxigênio molecular é um agente altamente oxidante e, portanto, é um excelente aceitador. Nos anaeróbios, outras substâncias menos oxidantes, como o sulfato (SO42-), nitrato (NO3-), enxofre (S), são utilizadas. Estes aceitadores terminais de elétrons têm menor potencial de redução do que o O2, portanto, é liberada menos energia por molécula oxidada. A respiração anaeróbica é, portanto, menos eficiente do que a aeróbica, exceto, é claro, quando o oxigênio é escasso.
Se o oxigênio não for utilizado, o processo é chamado de fermentação. Exemplos de organismos que utilizam a fermentação são as bactérias ácidas lácticas e as leveduras. A levedura é um fungo, não uma bactéria.
A equação para a respiração anaeróbica é:
