Dieses Teilgebiet der Biophysik beschäftigt sich mit thermodynamischen Prozessen und Gesetzmäßigkeiten bei der Umwandlung chemischer Stoffe im Zusammenhang mit der Energiegewinnung und dem Energieverbrauch in lebenden Organismen, wie z.B. den Prozessen in einer Zelle. Von besonderem Interesse sind dabei z.B. die enzymatischen Reaktionen und die Untersuchung der Mechanismen, in denen das ATP (Adenosintriphosphat) gebildet wird (Dissimilation). Ebenso werden die Strukturen untersucht, die die Bildung und den Verbrauch von Energie beinhalten, die besonders in den Stoffwechselzyklen und -wegen zu finden sind.