Hasta ahora la energía de NADH Y FADH reducidos han sido utilizadas para bombear protones desde la matriz hasta el espacio entre membranas, como resultado la concentración de protones es mayor en el espacio entre membranas que en la matriz, lo que creara dos desniveles en la membrana. Un desnivel de concentración de protones y un desnivel electrostático. Estos desniveles tienen una energía potencial que será utilizada para sintetizar ATP

Dado que las membranas son impermeables a los iones, los protones que vuelven a pasar a la matriz Pasan a través de unas proteínas especiales denominadas atp sintetasa. La energía derivada del movimiento de estos protones, se utiliza para sintetizar ATP apartir de ADP y fosfato. Dado finalizado la fosforilacion oxidativa.