Salah satu kejayaan utama bioenergetik ialah teori kimiosmotik oleh Peter D. Mitchell tentang bagaimana proton dalam larutan akueus berfungsi dalam penghasilan ATP dalam organel sel seperti mitokondria.[27] Hasil kerja ini memberikan Mitchell Hadiah Nobel Kimia 1978. Sumber selular ATP lain seperti glikolisis telah difahami terlebih dahulu, tetapi proses sedemikian dalam gandingan langsung aktiviti enzim kepada pengeluaran ATP bukanlah sumber utama tenaga kimia yang berguna dalam kebanyakan sel. Gandingan kimiosmotik ialah proses penghasilan tenaga utama dalam kebanyakan sel, digunakan dalam kloroplas dan beberapa organisma sel tunggal sebagai tambahan kepada mitokondria.