ATP는 ATP 생성효소라고 불리는 효소에 의해 만들어진다. ATP 생성효소와 ATP 생성효소의 유전자의 구조는 알려진 모든 형태의 생명체에서 놀라울 정도로 유사하다.

ATP 생성효소는 보통 H(양성자)의 농도 기울기의 형태로 막을 경계로 한 전기화학적 기울기에 의해 구동된다. 전자전달계의 기능은 H(양성자)의 농도 기울기를 생성하는 것이다. 모든 살아있는 생물체에서 일련의 산화환원 반응은 막을 경계로 한 전기화학적 기울기 또는 소위 양성자 구동력(proton motive force)을 생성하는데 사용된다.

산화환원 반응은 전자가 전자공여체 분자로부터 전자수용체 분자로 전달되는 화학 반응이다. 이러한 반응을 일으키는 근본적인 힘은 반응물과 생성물의 깁스 자유 에너지이다. 깁스 자유 에너지는 일을 하는데 있어 이용가능한("자유") 에너지이다. 반응계의 전체 깁스 자유 에너지를 감소시키는 반응은 자발적으로 진행된다. 물론 자발적인 반응이 반응속도론적으로 저해되면, 반응이 천천히 진행될 수는 있다.

고에너지 분자(전자공여체)로부터 저에너지 분자(전자수용체)로 전자가 전달되는 것은 일련의 산화환원 반응으로 공간적으로 분리될 수 있는데, 이것이 전자전달계이다.

반응이 열역학적으로 가능하다고 해서, 그 반응이 실제로 일어날 수 있다는 것을 의미하는 것은 아니다. 수소 기체와 산소 기체의 혼합물은 저절로 발화하지는 않는다. 대부분의 생화학 반응을 유용한 속도로 진행시키기 위해서는 활성화 에너지를 공급하거나 반응계 고유의 활성화 에너지를 낮추는 것이 필요하다. 살아있는 생물은 생화학 반응의 활성화 에너지를 낮추기 위해 복잡한 고분자 구조(효소)를 사용한다.

열역학적으로 불리한 반응(전하의 분리 또는 농도 기울기의 형성과 같은)을 열역학적으로 유리한 반응(고에너지 상태에서 저에너지 상태로의 전이)과 결합시켜서, 반응계의 전체 자유 에너지를 감소시키고(열역학적으로 가능하게 만드는) 생물에게 유용한 반응을 진행시킬 수 있도록 한다. 효소는 열역학적으로 유리한 반응이 동시에 일어나는 경우에만 열역학적으로 불리한 반응을 촉매한다는 원리는 모든 알려진 생물에게 적용된다.

전자전달계는 막을 경계로 한 전기화학적 기울기의 형태로 에너지를 생성한다. 이 에너지는 유용한 일을 수행하는데 사용된다. 전기화학적 기울기는 막을 가로질러 분자를 운반하는데 사용될 수 있다. 전기화학적 기울기는 세균의 편모를 회전시키는 것과 같은 기계적인 작업을 수행하는데 사용될 수 있다. 전기화학적 기울기는 성장에 필요한 고에너지 분자인 ATP와 NADPH를 생성하는데 사용될 수 있다.
전기화학적 기울기가 ATP와 무엇을 만들어낼 수 있는가?
NADPH