Beta-oxidace je proces, který probíhá v mitochondriích. Dochází zde k postupné oxidaci mastných kyselin (řetězec delší než 8 uhlíků) až na acetyl-CoA, který dále postupuje do citrátového cyklu. Je zdrojem energie (u savců především pro srdce a játra). Jejím opakem je syntéza mastných kyselin, která se používá k ukládání energie (slučování molekul acetyl-CoA až ke vzniku lipidu jako úschovny energie).