CH₃-(CH₂)_n-CO-CoA + NAD⁺ + Enzym-FAD + CoA → CH₃-(CH₂)_n-2-CO-CoA + NADH + H⁺ + Enzym-FADH₂ + acetyl-CoA

V eukaryotních buňkách probíhá tento proces v mitochondrii. Při úplném aerobním odbourání nasycené mastné kyseliny se sudým počtem uhlíků lze počet získaných jednotek ATP vypočítat ze vztahu , neboť úplným odbouráním acetylu v citrátovém cyklu a dýchacím řetězci se získá 12 ATP, reoxidací NADH 3 ATP, reoxidací FADH₂ 2 ATP a 2 jednotky ATP byly „investovány“ do aktivace mastné kyseliny (R-COOH + CoA + ATP → R-CO-CoA + AMP + PP_i). Obdobným způsobem, byť s určitými obměnami, jsou odbourávány i mastné kyseliny nenasycené, s lichým počtem uhlíků a s rozvětvenými řetězci.

Za objevy týkající se mechanismu a regulace metabolismu mastných kyselin získali roku 1964 F.Lynen a K.E.Bloch Nobelovu cenu.