能够使氧化过程与磷酸化过程脱节的物质称解耦联剂，它对电子的传递没有抑制作用，但能抑制ADP磷酸化生成ATP的过程。解耦联剂能是氧化和磷酸化脱耦联，氧化仍可以进行，而磷酸化不能进行。解耦联剂作用的本质是增大线粒体内膜对氢离子的通透性，消除氢离子的跨膜梯度，因而无ATP生成。解耦联剂只影响氧化磷酸化而不干扰第五水平磷酸化，是氧化释放出的能量全部以热的形式散发。解耦联剂在代谢研究中是一种非常有用的手段，常用的耦联剂有2,4-二硝基苯酚（dinitrophenol，DNP）、羰基-氰-对三氟甲氧苯肼（FCCP）、双香豆素（dicoumarin）等。