ミトコンドリアの主な役割は、以下に説明するように、エネルギー変換、トリカルボン酸サイクルへの参加、カルシウムイオンの貯蔵、細胞増殖と細胞代謝の調節、コレステロールと特定のヘモグロビンの合成にある。
1.エネルギー変換：ミトコンドリアは真核生物の酸化的代謝の場であり、糖、脂肪、アミノ酸が最終的に酸化されてエネルギーを放出する場所である。
2.トリカルボン酸サイクルへの参加：解糖で生成されたピルビン酸の各分子は、ミトコンドリア膜を横切って活発に輸送される。 ミトコンドリアマトリックスに入ったピルビン酸は酸化され、トリカルボン酸サイクルの主要基質であるアセチルコエンザイムAになる。
3.カルシウムイオンの貯蔵：ミトコンドリアはカルシウムイオンを貯蔵することができ、小胞体や細胞外マトリックスなどの構造と相乗的に働くことができるため、細胞内のカルシウムイオン濃度の動的バランスを制御することができる。 膜電位を制御し、プログラムされた細胞死を制御する。
4.ミトコンドリアは細胞増殖と細胞代謝の調節にも関与している。
5.ミトコンドリアはコレステロールの合成や特定のヘモグロビンの機能にも関与している。