medziprodukt sa predpokladá, že existuje rad enzýmov, ale Objavovanie tieto enzýmy zostal nepolapiteľný. Mitchell vytvoril úplne nový a neortodoxný prístup k problému, že tento proces bol elektrický jedným, nie chemické, a podieľa pohyb pozitívnych vodíkových iónov (protónov). Jeho hypotéza, nazvaný chemiosmotická teórie, sa navrhuje, aby protóny sú vylúčení z vonkajšieho povrchu vnútornej mitochondriálnej membrány a hromadia sa mimo neho. Tento proces potom vytvorí elektrický potenciál (napätie), ktorý poháňa proces ukladania energie. Mitchell porovnanie proces ku pohybuje cesta elektriny z vysokej koncentrácii k jednej dostatočne nízke na napájanie elektrického spotrebiča.
Mitchellová teórie spočiatku stretol s veľkým skepticizmom, ale od tej doby bola založená ako základného princípu v veda bioenergetiky. Jeho objav otvoril nové výskumné pole, ktoré sa stali základom pre vysvetlenie veľa biologických procesov. Napríklad, bolo tiež preukázané, že iné bunkové procesy, ktoré vyžadujú energie použitie chemiosmotická teórie, a že rovnováha v fosforylácii (kombinovanie s atómami fosforu) ADP na ATP je vysoko citlivý na koncentráciu iónov, ktorý je pod kontrolou mitochondriálnej membrány.
Mitchell a Moyle vykonávané ďalšie experimenty, vrátane jedného, ktorý identifikoval membránové protóny, ktoré poskytujú odkaz na pohybe iných molekúl cez bunkovú membránu. Oni tiež ukázala, že membrána slúži na zastavenie pohybu iných molekúl.
Mitchell bol zvolený člen Kráľovskej spoločnosti v roku 1974, a bol udelil Copley medailu v roku 1981. Mitchell zomrel na Glynn House v roku 1992.