由于细胞内的损伤等信号激活了Bcl-2家族中的促凋亡前体蛋白，如Bad或Bax，使它们从胞质溶胶转移到线粒体外膜（插入到外膜中），使线粒体外膜的通透性发生改变，使原本松散结合于线粒体内膜外表面的细胞色素c从线粒体膜间隙进入胞质溶胶。在不到5分钟的时间内，细胞色素c全部从凋亡的线粒体释放到胞质溶胶，因此推测细胞色素c（以及随细胞色素c一起释放到胞质溶胶的某些线粒体膜间隙的基础蛋白）是传递细胞凋亡的关键信号。细胞色素c进入胞质溶胶之后，与Apf-1因子、前体Caspase-9等装配成多蛋白的复合物，将前体Caspase-9激活（与Caspase-8不同的是，复合物中的前体Caspase-9无须经过切割即可激活）。激活的前体Caspase-9作为起始Caspase，激活下游的执行Caspase，再由执行Caspase作用于靶蛋白引起细胞的程序性死亡。