meziprodukt se předpokládá, že existuje řada enzymů, ale Objevování tyto enzymy zůstal nepolapitelný. Mitchell vytvořil zcela nový a neortodoxní přístup k problému, že tento proces byl elektrický jedním, ne chemické, a podílí pohyb pozitivních vodíkových iontů (protonů). Jeho hypotéza, nazvaný chemiosmotická teorie, se navrhuje, aby protony jsou vyloučeni z vnějšího povrchu vnitřní mitochondriální membrány a hromadí se mimo něj. Tento proces pak vytvoří elektrický potenciál (napětí), který pohání proces ukládání energie. Mitchell srovnání proces ke pohybuje cesta elektřiny z vysoké koncentraci k jedné dostatečně nízké k napájení elektrického spotřebiče.
Mitchellova teorie zpočátku setkal s velkým skepticismem, ale od té doby byla založena jako základního principu v věda bioenergetiky. Jeho objev otevřel nové výzkumné pole, které se staly základem pro vysvětlení mnoho biologických procesů. Například, bylo také prokázáno, že jiné buněčné procesy, které vyžadují energie použití chemiosmotická teorie, a že rovnováha v fosforylaci (kombinování s atomy fosforu) ADP na ATP je vysoce citlivý na koncentraci iontů, který je pod kontrolou mitochondriální membrány.
Mitchell a Moyle prováděny další experimenty, včetně jednoho, který identifikoval membránové protony, které poskytují odkaz na pohybu jiných molekul přes buněčnou membránu. Oni také ukázala, že membrána slouží k zastavení pohybu jiných molekul.
Mitchell byl zvolen kolegy z Královské společnosti v roce 1974, a byl udělil Copley medaili v roce 1981. Mitchell zemřel na Glynn House v roce 1992.