ATP可通过多种细胞途径产生。最典型的如在线粒体中通过氧化磷酸化由三磷酸腺苷合酶合成，或者在植物的叶绿体中通过光合作用合成。ATP合成的主要能源为葡萄糖和脂肪酸。每分子葡萄糖先在细胞质基质中产生2分子丙酮酸同时产生2分子ATP，最终在线粒体中通过三羧酸循环产生最多36分子ATP。

在生物化学中，三磷酸腺苷是一种核苷酸，作为细胞内能量传递的“能量通货”，储存和传递化学能。ATP在核酸合成中也具有重要作用。三磷酸腺苷，也称作腺苷三磷酸、腺嘌呤核苷三磷酸。