Kemiozmotik hipotez, iyonların elektrokimyasal gradyanını azaltabilmek amacıyla seçici geçirgen bir zardan geçme hareketini ifade eder 12.

Bu hipoteze göre, hücresel solunumla elde edilen ATP'nin büyük bir kısmı, glikoz gibi enerji açısından zengin moleküllerin yıkılmasıyla elde edilen NADH ve FADH2'nin enerjisiyle mitokondrinin iç zarlarında oluşturulan elektrokimyasal gradyan sayesinde üretilir 12.

Bu teori, Peter D. Mitchell tarafından 1961 yılında ortaya atılmıştır 12.

Kemiozmotik hipotez, ATP-sentaz aracılığıyla gerçekleşir 12. ATP-sentaz, protonların zardan geçmelerine imkan tanıyarak protonların kinetik enerjisini ATP fosforilasyonu için kullanır 12. Bu mekanizma ile ATP üretimi, kloroplast ve mitokondrinin yanı sıra bazı bakteri türlerinde de görülür 12.