Kemiozmotik hipotez, hücrelerde enerji üretimi ve madde taşınımını açıklamak için kullanılan bir biyolojik teoridir. Bu hipoteze göre, hücresel enerji üretimi sırasında, özellikle mitokondri ve kloroplastlarda, protonların (H+) zarlar arasındaki farklı konsantrasyonlar nedeniyle birikmesiyle bir elektriksel ve kimyasal gradyan oluşur. Bu gradyan, ATP sentezini sağlayan bir güç kaynağı olarak kullanılır.

Kemiozmoz, bu gradyanın, özellikle protonların, zar boyunca hareket etmesiyle enerji üretimine yol açan süreçtir. Bu süreç, hücrelerin yaşam fonksiyonlarını sürdürebilmesi için kritik öneme sahiptir. Yani, hücresel enerji üretimi, protonların zardan geçişiyle gerçekleşen bir tür kimyasal osmoz olarak tanımlanabilir.