Ở sinh vật đa bào, trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng ở cấp tế bào và cấp cơ thể có mối quan hệ mật thiết với nhau:

- Cơ thể lấy chất dinh dưỡng và năng lượng từ môi trường thông qua các cơ quan chuyên biệt. Chất dinh dưỡng được cơ thể lấy vào được sử dụng trực tiếp hoặc biến đổi thành chất khác trước khi sử dụng và vận chuyển đến từng tới tế bào.

- Tế bào sử dụng nguyên liệu thu nhận được để thực hiện quá trình trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng ở cấp độ tế bào giúp tổng hợp các chất hữu cơ tham gia kiến tạo cơ thể; dự trữ năng lượng hoặc phân giải cung cấp năng lượng cho các hoạt động sống khác của tế bào và cơ thể.

- Các chất không được tế bào và cơ thể sử dụng sẽ được đào thải ra ngoài môi trường qua các cơ quan chuyên biệt.

- Quá trình trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng được điều hòa dựa trên nhu cầu của cơ thể thông qua hormone (ở cả động vật và thực vật) hoặc hệ thần kinh (ở động vật).

→ Như vậy, quá trình trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng ở cấp tế bào và cấp cơ thể không diễn ra riêng biệt mà có mối quan hệ mật thiết với nhau, cấp độ này là tiền đề của cấp độ kia và ngược lại.