Kompleks I (NADH dehidrojenaz veya NADH:übikinon oksidoredüktaz, EC 1.6.5.3.), 42 farklı polipeptid zincirinden oluşan bir yapıdır. Yapısında FMN içeren flavo proteinler ve Fe-S merke<ler bulunur. L harfi şeklindedir. Bu L harfinin bir kolu matrise sarkmakta, diğer kolu mitokondri iç zarının içine doğru yatay şekilde uzanmaktadır. İki birbirine bağlı ve aynı anda gerçekleşen reaksiyonu katalize eder. Bu reaksiyonlardan birincisi NADH'tan alınan iki elektronun übikinon molekülüne (Q) aktarılarak übikinol (QH2) elde etmedir. İkinci reaksiyon ise birinci reaksiyondan elde edilen enerjiyle 4 protonun matristen zarlar arası bölgeye pompalanmasıdır. Matris, zarlararası bölgeye göre daha negatif olduğundan, N tarafı, zarararası bölge de görece daha pozitif olduğundan P bölgesi adını alır. Bu iki reaksiyon, sırasıyla, şöyle gösterilebilir:
NADH + H+ + Q → NAD+ + QH2
ve
4HN+ → 4HP+
Buna göre Kompleks I'de gerçekleşen toplam reaksiyon:
NADH + 5HN+ + Q → NAD+ + 4HP+ + QH2
NADH + H+ + Q → NAD+ + QH2
ve
4HN+ → 4HP+
Buna göre Kompleks I'de gerçekleşen toplam reaksiyon:
NADH + 5HN+ + Q → NAD+ + 4HP+ + QH2