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  ATP由腺苷和三個磷酸基所組成,化學式CHNOP,結構簡式CHNONH(OH)(POH)H,分子量507.184。三個磷酸基團從腺苷開始被編為α、β和γ磷酸基。ATP的化學名稱為5'-三磷酸-9-β-D-呋喃核糖基腺嘌呤,或者5'-三磷酸-9-β-D-呋喃核糖基-6-氨基嘌呤。  ATP在非緩衝水溶液中不穩定,會水解為ADP和磷酸。這是因為ATP分子中的P-O-P鍵比形成的磷酸鍵能小,且產生了產物間和水間的氫鍵釋放能量,使得反應放熱而自發進行。在ATP與ADP的水溶液的化學平衡中,ATP最終會幾乎完全轉化為ADP。在達到平衡以前,發生該水解反應整個系統吉布斯能變化量小於零,這意味著該體系可以對外界做非體積功。事實上,活細胞會通過呼吸作用維持ATP的濃度在ADP的五倍左右。在這種條件下,ATP水解提供的能量足以供其合成代謝所需。

  在細胞中ATP的莫耳濃度通常是1-10mM。 ATP可通過多種細胞途徑產生。最典型的如在粒線體中通過氧化磷酸化由三磷酸腺苷合酶合成,或者在植物的葉綠體中通過光合作用合成。ATP合成的主要能源為葡萄糖和脂肪酸。每分子葡萄糖先在細胞質基質中產生2分子丙酮酸同時產生2分子ATP,最終在粒線體中通過三羧酸迴圈(或稱檸檬酸迴圈)產生最多38分子ATP。脂肪酸氧化分解進入檸檬酸迴圈,長鏈脫除也可以用於氧化磷酸化分解產生ATP,一般為108個ATP。

  在糖解途徑(Glycolytic Pathway)中,一個葡萄糖分子被分解,反應過程中生成兩個ATP分子,反應式為:

  線上粒體中,丙酮酸被氧化為乙醯輔酶A,經精確控制的“燃燒”會產生總和為兩個ATP分子的能量。 三羧酸迴圈(檸檬酸迴圈)全部反映的總和可表示為:

  脂肪酸也可以由β-氧化分解為乙醯輔酶A,一樣進入檸檬酸迴圈產生能量。每個β-氧化的迴圈還為乙酸長鏈脫去兩個碳原子並製造各一個NADH和FADH分子,也可以用於氧化磷酸化分解產生ATP,因為脂肪酸氧化可以重複多次,能量產量更大。

  無氧分解或稱發酵是和糖酵解有些相似的過程。這個過程需要在沒有氧氣作為電子受體時產生能量。在大部分真核生物體內,葡萄糖同時被作為能量儲存單位和電子供體。從葡萄糖分解為乳酸的方程式為:

  人體每天的能量需要水解100-150摩爾的ATP,即相當於50至75千克這麼多。這意味著人一天將要分解掉相當於他體重的ATP。但人體中ATP的總量只有大約0.1摩爾(51克左右),所以每個ATP分子每天要被重複利用1000-1500次。ATP不能被儲存,因為ATP在合成後必須於短時間內被消耗。

  由於所有存活的生物(包括微生物)體內都含ATP,而其含量幾乎十分穩定,所以於環境中採集標本並計量ATP含量,可以間接反映環境中微生物的數量。這對於餐飲業,食品製造及加工業(如奶製品廠),醫療業等對微生物控制比較著緊的行業,ATP測量提供了一個十分便利方案。 ATP估量只要數分鐘就可完成,相反,傳統的細菌培養測試動輒要2至4天才完成,其時受汙染產品已流出市面。ISO 22000食品安全管理系統的危害分析重要管制點 (HACCP)體系都建議使用這即時評估方法。

  活細胞中也有其他的高能三磷酸鹽如三磷酸鳥苷。能量可以在這些三磷酸鹽和ATP中由磷酸激酶催化反應之類的反應轉移:當磷酸鍵被水解的時候能量就會被釋放。這種能量可以被多種酶、肌動蛋白和運輸蛋白用於細胞的活動。水解還會生成自由的磷酸鹽和二磷酸腺苷。二磷酸腺苷又可以被進一步水解為另一個磷酸離子和一磷酸腺苷。ATP也可以被直接水解為一磷酸腺苷和焦磷酸鹽,這個反應在水溶液中是高效的不可逆反應。

  ATP可能會被作為奈米技術和灌溉的能源。人工心臟起搏器可能受益於這種技術而不再需要電池提供動力。
三磷酸腺苷(英語:adenosine triphosphate, ATP;也稱作腺苷三磷酸、腺嘌呤核苷三磷酸)在生物化學中是一種核苷酸,作為細胞內能量傳遞的“分子通貨”,儲存和傳遞化學能。ATP在核酸合成中也具有重要作用。它也是RNA序列中的鳥嘌呤二核苷酸,在DNA進行轉錄時可做為替補。