Les exemples de respiration anaérobie comprennent la réduction des nitrates, la dénitrification, la réduction des sulfates et la réduction des carbonates. Toutes ces méthodes utilisent un accepteur d'électrons autre que l'oxygène et ont un système de transport d'électrons lié à la membrane. Ces mécanismes anaérobies synthétisent également l'adénosine triphosphate, ou ATP, par l'intermédiaire de l'ATP synthase.
Dans la réduction des nitrates, les organismes utilisent le nitrate au lieu de l'oxygène comme accepteur terminal d'électrons. Comme ce processus est inefficace, les organismes qui utilisent la réduction des nitrates ne le font que dans des circonstances où l'oxygène est nettement plus disponible que le nitrate. La dénitrification est un processus connexe qui permet aux organismes de réduire davantage le nitrate, qui peut accepter jusqu'à six électrons supplémentaires, en azote gazeux. Les sous-produits toxiques de la dénitrification sont soigneusement régulés par l'organisme dans un processus complexe qui implique un grand nombre de gènes. En raison de la complexité de la dénitrification, peu d'organismes sont capables de l'utiliser. La dénitrification a également un effet sur le cycle global de l'azote, car la plupart des plantes sont incapables d'utiliser l'azote gazeux et dépendent plutôt du nitrate du sol.
La réduction des sulfates est utilisée par les organismes qui vivent dans des environnements totalement dépourvus d'oxygène. Huit électrons sont ajoutés au sulfate, qui devient généralement du sulfure d'hydrogène. Avec un rendement énergétique encore plus faible que le nitrate, la réduction du sulfate donne juste assez d'énergie pour synthétiser l'ATP. L'hydrogène gazeux et les petits acides organiques, tels que l'acétate et le lactate, sont des réducteurs de sulfate courants. La réduction du carbonate est comparativement inefficace, mais le carbonate est commun dans la nature. Ce processus anaérobie est considéré comme l'un des plus anciens, car il était utilisé par les membres d'Archaea.
