异化作用是指机体将来自环境的或细胞自己储存的有机营养物的分子（如糖类、脂类、蛋白质等），通过一步步反应降解成较小的、简单的终产物（如二氧化碳、乳酸、乙醇等）的过程。分解代谢是异化作用的别称，是生物体将体内的大分子转化为小分子并释放出能量的过程。而有氧呼吸是异化作用的重要方式。

将自身有机物分解成无机物归还到无机环境并释放能量的过程叫异化作用。异化作用的实质是生物体内的大分子，包括蛋白质、脂类和糖类被氧化并在氧化过程中放出能量。能量中的部分为ADP转化为ATP的反应吸收，并由ATP作为储能物质供其他需要。

简单说，同化作用就是把非己变成自己；异化正好相反把自己变成非己。同化作用是新陈代谢当中的一个重要过程，作用是把消化后的营养重新组合，形成有机物和贮存能量的过程。

细胞呼吸是生物界最基本的异化作用，通过氧化分解有机物释放能量，为生物体生命活动提供直接能源物质——ATP。细胞呼吸按着是否需要氧气的参与分为有氧呼吸和无氧呼吸两种方式，但有的生物或组织可进行有氧呼吸，也可进行无氧呼吸，还可同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，如酵母菌等。

异化作用的类型包括需氧型、厌氧型和兼性厌氧型。

绝大多数的动物和植物都需要生活在氧充足的环境中。它们在异化作用的过程中，必须不断地从外界环境中摄取氧来氧化分解体内的有机物，释放出其中的能量，以便维持自身各项生命活动的进行。这种新陈代谢类型叫做需氧型，也叫做有氧呼吸型。有氧的异化作用中，糖、脂类、蛋白质等变为含羧基的化合物并进行了脱羧的酶促反应，生成二氧化碳；而氢则由脱氢酶激活在线粒体内经过呼吸链的传递将底物还原逐步释放能量，自身被氧化生成水。

这一类型的生物有乳酸菌和寄生在动物体内的寄生虫等少数动物，它们在缺氧的条件下，仍能够将体内的有机物氧化，从中获得维持自身生命活动所需要的能量。这种新陈代谢类型叫做厌氧型，也叫做无氧呼吸型。无氧的异化作用缺乏氧这一氧化剂，不能完全将大分子分解，释放出其中的能量。

这一类生物在氧气充足的条件下进行有氧呼吸，把有机物彻底的分解为二氧化碳和水，在缺氧的条件下把有机物不彻底的分解为乳酸或酒精和水。典型的兼性厌氧型生物就是酵母菌。

酵母菌的代谢作用如同许多微生物一样包含有能的增加或积聚（异化作用）和能量的消耗或生物合成途径(同化作用),这些过程包括简单的原子、原子团或电子的转移。生长就是这些氧化还原作用反应平衡的作用，以异化作用释放出的部分能量，可用来促使蛋白质及细胞所需要的其他物质的合成。酵母菌在生产中的应用十分广泛，除了熟知的酿酒、发面外，还能用于生产有机酸、提取多种酶等。

甲基营养菌代谢甲醛的异化途径，是通过辅酶因子自发地或者在酶的催化作用下使甲醛与C1载体结合并将其氧化为中间产物甲酸，甲酸在甲酸脱氢酶的作用下氧化为CO2。甲基营养菌代谢甲醛的异化途径包括四氢叶酸途径（THF）、四氢甲烷蝶呤途径（H4MPT）、谷胱甘肽 （GSH/MySH）途径，涉及到关键酶及其编码基因。深入研究甲醛异化途径、关键酶、基因及其功能，是构建净化甲醛工程菌和开发净化甲醛转基因植物的关键。