脂肪酸不溶于水，在血液中與清蛋白結合后（10：1），運送至全身各組織細胞，在細胞的線粒體內氧化分解，釋放出大量能量，以肝臟和肌肉最為活躍。1904年，Knoop剛苯環作標記，追蹤脂肪酸在動物體內的轉變，發現奇數碳脂肪酸衍生物被降解時，尿中檢出馬尿酸，若是偶數碳，尿中檢出苯乙尿酸。推測脂肪酸酰基鏈的降解發生在β-碳原子上，即每次從脂酸鏈上切下一個二碳單位。后來的實驗證明β-氧化學說是正確的，切下的二碳單位是乙酰CoA，脂肪酸進入線粒體前要先被活化。
1）脂肪酸的活化；
2）脂酰CoA進入線粒體；
3）脂酰CoA的β-氧化；
脂酰CoA氧化生成乙酰CoA涉及四個反應—脫氫、加水、再脫氫、硫解。每一次產生1分子乙酰CoA和比原來少2個C的脂酰CoA。再進行下一輪β-氧化，如此循環反復。
4）脂肪酸氧化的能量計算
1分子軟脂酸（C16）經7次β-氧化可生成8個乙酰CoA、7個NADH和7個FADH2。每個乙酰CoA進入TCA循環生成3個NADH、1個FADH和1個GTP，并釋放2分子CO2。
以脂肪為能源時，生物體還可獲得大量的水。駱駝的駝峰是儲存脂的“倉庫”，既可提供能量，又可提供所需的水。