整個過程發生在胞液和線粒體中。其中氨的來源主要是氨基酸代謝。待降解的氨基酸首先經過轉氨作用形成谷氨酸，谷氨酸轉運進入線粒體分解為氨氣、二氧化碳和水，1分子谷氨酸分解產生2分子的ATP。
循環第一步：氨和鳥氨酸消耗2分子ATP生成瓜氨酸，該步驟發生在線粒體基質中。隨后，瓜氨酸轉運至胞液中。循環第二步：瓜氨酸和天冬氨酸反應生成精氨琥珀酸。第三步：精氨琥珀酸分解生成延胡索酸和精氨酸。第四步：精氨酸和水生成尿素和鳥氨酸。生成的鳥氨酸可轉運至線粒體參與第一步反應。
循環第二步中的天冬氨酸也有一個小的循環。首先是氨基酸與α-酮戊二酸經過轉氨作用生成谷氨酸，隨后，谷氨酸與草酰乙酸反應生成天冬氨酸和α-酮戊二酸，生成的α-酮戊二酸可以參與谷氨酸的生成。