Mit Energiestoffwechsel bezeichnet man den Teil des Stoffwechsels von Lebewesen, der der Gewinnung von Energie für energieverbrauchende Prozesse dient. Er unterscheidet sich vom energieverbrauchenden Baustoffwechsel (Anabolismus), der dem Aufbau von Körperbestandteilen der Lebewesen dient.

Der Energiestoffwechsel besteht aus chemischen Umsetzungen von Stoffen, die in der Summe exergon, also energieliefernd sind. Es werden also Stoffsysteme genutzt, die sich in einem thermodynamischen Ungleichgewicht befinden und bei ihrer Umsetzung in einen energieärmeren, stabileren Gleichgewichtszustand überführt werden.

Die Energiegewinnung durch einen Energiestoffwechsel bezeichnet man als Chemotrophie. Ein Gegensatz ist die Nutzung von Licht als Energiequelle (Phototrophie). Auch die meisten phototrophen Lebewesen können alternativ chemotroph Energie gewinnen, zum Beispiel bei Lichtmangel.

Man unterscheidet fermentativen und oxidativen Energiestoffwechsel.
Fermentativer Energiestoffwechsel lässt in der Bruttoumsetzung keine Redoxreaktionen erkennen. Beispiele für fermentativen Energiestoffwechsel:

Umsetzung von Milchzucker (Lactose) zu Milchsäure durch Milchsäurebakterien:
C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O → 4 C₃H₆O₃

Beim oxidativen Energiestoffwechsel sind auch im Bruttoumsatz Redoxreaktionen am Verbrauch eines Oxidans und eines Reduktans zu erkennen. Beispiele für einen oxidativen Energiestoffwechsel:

Umsetzung von Traubenzucker (Glucose, Reduktans) + elementarer Sauerstoff (Dioxygen, Oxidans) zu Kohlendioxid + Wasser durch Tiere, Menschen, viele Bakterien, auch durch Pflanzen:
C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O

Umsetzung von Kohlendioxid (Oxidans) + elementarer Wasserstoff (Reduktans) zu Methan + Wasser durch methanogene Archaea:
CO₂ + 4 H₂ → CH₄ + 2 H₂O

Umsetzung von Sulfat (Oxidans) + elementarer Wasserstoff (Reduktans) zu Schwefelwasserstoff + Wasser durch sulfatreduzierende Bakterien (Desulfurikation):
SO₄^2- + 4 H₂ → HS^- + 3 H₂O + OH^-

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