Els primers mecanismes que es posen en marxa per a la reposició intracel·lular d'ATP durant l’activitat muscular formen part de l’anomenat metabolisme anaeròbic, és a dir, el que es realitza en absència d’oxigen.
En general, les fibres musculars obtenen l'ATP que necessiten per a garantir llurs requeriments energètics mitjançant la combustió o oxidació dels nutrients que emmagatzemen, particularment el glucogen format per llargues cadenes de molècules de glucosa enllaçades entre elles. Tanmateix, per a la combustió dels nutrients és indispensable la presència d’àtoms d’oxigen en quantitats suficients, circumstància que no és factible en els primers minuts d’activitat física —especialment si és intensa—, durant els quals l’aparell cardiovascular s’ha d’adaptar per a bombar un volum més gran de sang oxigenada. Així, durant aquest període de temps, les fibres musculars reposen l'ATP que consumeixen gràcies fonamentalment a dos mecanismes que integren el metabolisme anaeròbic: el de la fosfocreatina i el de la glucòlisi anaeròbia.
El mecanisme de la fosfocreatina és activat immediatament després que la fibra muscular és estimulada, i consisteix en l’obtenció de molècules d'ATP gràcies al desdoblament de la fosfocreatina, substància que és emmagatzemada per aquestes cèl·lules precisament per a cobrir llurs requeriments sobtats d’energia. En activar-se aquest mecanisme, la fosfocreatina es desdobla, allibera una molècula de creatina i cedeix una molècula d’àcid fosfòric, que s’enllaça amb una molècula d'ADP per donar lloc a una altra d'ATP. El mecanisme de la fosfocreatina és fonamental pel que fa a la força i velocitat inicials amb què es desenvolupi l’activitat muscular, atès que és el primer a activar-se. Tanmateix, es manté actiu durant molt poc temps, ja que al cap d’uns moments la fosfocreatina emmagatzemada s’esgota, i la fibra muscular ha de recórrer a altres mecanismes per tal de renovar els seus dipòsits d'ATP.
El mecanisme que és activat immediatament després que l’anterior és l’anomenada glucòlisi anaeròbia. Consisteix en la degradació dels glúcids, bàsicament molècules de glucosa derivades del desdoblament del glucogen emmagatzemat dins de les fibres musculars, mitjançant un procés que es desenvolupa en absència d’oxigen. Durant aquest procés, alhora que les molècules de glucosa es desdoblen, en passos successius en què intervenen els enzims adequats, se n’allibera l’energia necessària per a incorporar la molècula d’àcid fosfòric l'ADP i així formar l'ATP. Gràcies a la glucòlisi anaeròbia és possible realitzar activitats que requereixen un intens esforç físic, com ara aixecar pesos o realitzar exercicis gimnàstics durs. Tanmateix, només es pot mantenir, pel cap alt, fins a un parell de minuts, perquè com a producte final de la glucòlisi anaeròbia és generat àcid làctic, substància que, en ésser acumulada, provoca dolor muscular.