NADH理论上对应2.5-3个ATP，实际生理条件下约产生1.5-2.5个ATP。

在线粒体电子传递链中，1分子NADH通过复合体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ传递电子，驱动泵出10个质子形成跨膜梯度。ATP合酶每合成1个ATP需要4个质子回流，因此理论最大产值为2.5个ATP。由于心肌细胞使用苹果酸-天冬氨酸穿梭系统，NADH直接进入线粒体基质，实际产出可达2.5个；而骨骼肌通过甘油磷酸穿梭，NADH转化为FADH2后仅生成1.5个ATP，导致能量转换效率差异。

生理条件下的质子漏泄、膜电位波动等因素使实际ATP产量低于理论值。实验数据显示，哺乳动物细胞中1分子NADH平均生成1.8-2.2个ATP。不同教材数值差异源于质子动力换算标准的变化，部分模型将10个质子换算为3个ATP。需注意胞液中的NADH必须通过穿梭系统进入线粒体，此过程可能损失30%的还原当量。外源性NADH因无法穿透线粒体膜，不能直接参与ATP合成。