Kumpulan reaksi yang memecah molekul kompleks menjadi unit-unit kecil disebut sebagai katabolisme. Katabolisme adalah proses yang merusak. Reaksi katabolik melepaskan panas serta energi dalam bentuk ATP. Dengan demikian, reaksi ini dianggap sebagai proses eksergonik. Unit-unit kecil molekul yang diproduksi di katabolisme dapat digunakan untuk melepaskan energi dengan oksidasi atau sebagai prekursor dalam reaksi anabolik lainnya. Reaksi katabolik dianggap menghasilkan energi ATP yang dibutuhkan oleh reaksi anabolik.

Selama katabolisme, produk limbah seperti urea, amonia, asam laktat, asam asetat dan karbon dioksida juga diproduksi. Banyak hormon seperti adrenalin, kortisol, dan glukagon juga terlibat dalam proses ini. Selama pencernaan, makromolekul kompleks seperti pati, lemak, dan protein dari makanan diambil dan dipecah menjadi unit-unit kecil seperti monosakarida, asam lemak, dan asam amino, oleh enzim pencernaan. Monosakarida ini kemudian digunakan dalam glikolisis untuk menghasilkan asetil-KoA. Asetil-KoA ini digunakan dalam siklus asam sitrat, menghasilkan NAD+. ATP dihasilkan dari NAD+ dengan melalui rantai transpor elektron selama fosforilasi oksidatif.