A produção de calor ocorre porque a ATP-sintase bombeia prótons ativamente para o espaço intermembranas, dissipando energia térmica durante esse processo.

Em ambientes de altas temperaturas, há aumento da expressão de proteínas desacopladoras mitocondriais, elevando propositalmente a produção de calor para favorecer a perda térmica corporal.

Parte do calor metabólico é gerada durante o transporte de elétrons e o retorno de prótons à matriz mitocondrial, sendo que quanto maior o desacoplamento entre a cadeia respiratória e a fosforilação oxidativa, menor a eficiência de produção de ATP e maior a dissipação de energia na forma de calor.

Temperaturas ambientais elevadas aumentam a eficiência da respiração celular ao acelerar a ação do complexo IV, reduzindo a perda de energia térmica durante o metabolismo oxidativo.

A produção de calor mitocondrial ocorre apenas em tecidos especializados, como o tecido adiposo marrom, não estando relacionada ao metabolismo basal de outros tecidos do corpo humano.