АТФ является универсальным аккумулятором энергии — своеобразной энергетической «валютой» в клетках живых организмов. Клетки научились сопрягать процессы, сопровождающиеся выделением энергии, с синтезом АТФ из АДФ и неорганического фосфата (в качестве примеров можно привести субстратное фосфорилирование в ходе гликолиза и брожения, а также окислительное фосфорилирование в митохондриях и фотофосфорилирование в хлоропластах растений). В свою очередь, все процессы, протекающие с потреблением энергии, сопровождаются гидролизом АТФ до АДФ и неорганического фосфата (или до АМФ и пирофосфата). Освобождаемая при этом энергия используется клетками для совершения механической работы и для транспорта через биологические мембраны ионов натрия, калия или кальция против градиента их концентрации, а также для различных процессов биосинтеза.