Oksijensiz solunum, oksijen kullanmadan organik bileşiklerin daha küçük organik bileşiklere parçalanarak enerji üretilmesi olayıdır. Oksijensiz solunumun diğer adları anaerobik solunum ve fermantasyondur. Bu süreçte, organik bileşiklerin monomerleri yalnızca sitoplazmik enzimler kullanılarak parçalanır. Oksijensiz solunum, reaksiyon sonucunda oluşan son ürüne göre adlandırılır. Örneğin; son ürün laktik asit ise laktik asit fermantasyonu, etil alkol ise etil alkol fermantasyonu olarak adlandırılır.

Oksijensiz solunum iki aşamada gerçekleşir: glikoliz ve son ürün reaksiyonları.

Glikoliz, glikozun pirüvik aside kadar yıkılması olayıdır. Glikoliz reaksiyonları, fermentasyon ve oksijenli solunum olaylarının başlangıç reaksiyonlarıdır. Bu süreçte, hücrelerin tümünde aynı maddeler kullanılır ve aynı ara ürünler oluşturulur. Glikoliz reaksiyonlarını kontrol eden kalıtsal yapı ve enzimler, bütün canlılarda benzerlik gösterir. Glikozun fermantasyon sağlayabilmesi için iki ATP, yani metabolik enerji, harcanır.

Oksijensiz solunum yapan canlıların tamamında ve oksijenli solunum yapan bazı canlıların bazı doku hücrelerinde pirüvik asit, oksijen yetersizliğinde son ürün reaksiyonlarına girer. Bu reaksiyonlarda pirüvik asit başka bir organik maddeye dönüştürülür. Son ürünün farklı canlılarda farklı olması, kalıtsal yapının farklı olmasına bağlı olarak sentezlenen enzimlerin farklı olmasından kaynaklanır.

Oksijensiz solunum, enerji üretiminde oksijenin bulunmadığı koşullarda hayatta kalma ve enerji sağlama yeteneği kazandırır. Bu mekanizma, özellikle anaerobik ortamda yaşayan mikroorganizmalar için hayati önem taşır. Ayrıca, oksijensiz solunumun biyoteknolojik uygulamalarda, özellikle biyoyakıt üretimi ve gıda endüstrisinde fermantasyon süreçlerinde geniş bir kullanım alanı vardır.