Oddychanie beztlenowe, oddychanie anaerobowe – jest to jeden ze sposobów uzyskiwania energii użytecznej metabolicznie, oddychania komórkowego, w którym utleniane są związki organiczne, a akceptorem elektronów są związków nieorganicznych takie jak siarczany, azotany i inne. Przeniesienie elektronów na związki nieorganiczne prowadzi, tak jak w oddychaniu tlenowym, do wytworzenia gradientu elektrochemicznego, wykorzystywanego następnie do syntezy ATP.
W szerszym znaczeniu oddychanie beztlenowe obejmuje zarówno utlenianie związków organicznych z przeniesienie elektronów na związki nieorganiczne, jak i fermentacje, w których źródłem ATP są reakcje fosforylacji substratowej.
Zdolność do oddychania beztlenowego może występować jako cecha fakultatywna, w tym przypadku organizm uzyskuje ATP na drodze fosforylacji oksydacyjnej gdy tlen jest obecny w środowisku a przechodzi na metabolizm beztlenowy, gdy tlen przestaje być dostępny. U zwierząt oddychanie beztlenowe (fermentacja) zachodzi w warunkach anoksji lub hipoksji. Dzieje się tak wtedy, gdy zapotrzebowanie na energię zbiega się z chwilowym brakiem tlenu, czyli kiedy powstaje tzw. dług tlenowy. W komórkach mięśni, także ludzkich, oddychanie beztlenowe pojawia się przy zwiększonym wysiłku fizycznym. Dla roślin pozbawionych tlenu, przestawiających się na oddychanie beztlenowe, produkty fermentacji – etanol, aldehyd octowy, kwas mlekowy, w większych ilościach są toksyczne i przyspieszają śmierć, wywołaną brakiem tlenu. Przykładem jest fakultatywnego anaeroba jest żyjąca w ludzkim przewodzie pokarmowym Escherichia coli oddychająca (uzyskująca energię) poprzez redukcję azotanów do azotynów; inna bakteria, z rodzaju Desulfovibrio, redukuje siarczany do siarkowodoru. Bakterie mlekowe, zachodzi w rozkładających się szczątkach roślinnych, mleku, jogurcie, a u ludzi w jamie ustnej i pochwie, fermentują cukry do kwasu mlekowego.
Część organizmów nie posiada zdolności do oddychania tlenowego i uzyskuje energię jedynie w oddychaniu beztlenowym. Nie tolerują one obecności tlenu w środowisku.
Oddychanie beztlenowe, jako mało wydajne, jest wystarczające tylko dla małych, wolno metabolizujących organizmów. Pozostałe muszą pozyskiwać energię w najbardziej wydajny sposób, czyli przez oddychanie tlenowe.
