Proces metaboliczny, zachodzący w matrix mitochondrium. Jest głównym mechanizmem rozkładu kwasów tłuszczowych na cząsteczki acetylo-CoA, wykorzystywane następnie w cyklu Krebsa do wytworzenia energii w postaci ATP. Składa się z cyklu reakcji, w których cząsteczka kwasu tłuszczowego jest stopniowo skracana o dwa węgle na każdym etapie. We wszystkich cyklach reakcji dochodzi do uwolnienia cząsteczki acetylo-CoA i NADH lub FADH2, które przechodzą dalej do cyklu Krebsa i łańcucha oddechowego w mitochondriach. Beta-oksydacja jest kluczowym procesem w utlenianiu kwasów tłuszczowych i dostarczaniu energii organizmom, zwłaszcza w okresach głodzenia lub podczas intensywnego wysiłku fizycznego, gdy zapasy glikogenu są wyczerpywane. Proces ulega regulacji w zależności od potrzeb organizmu, kontrolują go hormony, takie jak insulina i glukagon, oraz dostępność kwasów tłuszczowych i glukozy.