1. Do zachodzenia fosforylacji oksydacyjnej niezbędny jest łańcuch transportu elektronów, natomiast w fosforylacji substratowej nie bierze on udziału.
2. Fosforylacja oksydacyjna zachodzi wyłącznie w mitochondriach, natomiast fosforylacja substratowa może zachodzić w różnych miejscach w komórce.
Fosforylacja substratowa – polega na przeniesieniu reszty fosforanowej z organicznego substratu o wyższej energii na ADP, w wyniku czego powstaje ATP.
Fosforylacja oksydacyjna – polega na syntezie ATP z ADP i fosforanu nieorganicznego z udziałem gradientu protonowego po dwóch stronach błony biologicznej. Gradient ten wytwarzany jest przez pompy protonowe, które napędzane są od transportu elektronów przez szereg przenośników zlokalizowanych w błonie. Następnie protony zgromadzone po jednej stronie błony powracają o przestrzeni, gdzie ich gradient jest niższy poprzez kanał syntazy ATP. W wyniku tego procesu powstaje ATP.