在细胞中ATP的摩尔浓度通常是1-10mM.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ATP合成酶合成,或者在植物的叶绿体中通过光合作用合成,或细胞质基质.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由酶催化产生2分子丙酮酸（C3H4O3)同时产生2分子ATP和4个还原性氢,产生的能量可以使2分子ADP与Pi结合生成ATP.最终在线粒体中通过三羧酸循环（或称柠檬酸循环）产生最多32分子ATP.其大致过程是：在线粒体基质中第一步产生的2分子丙酮酸与6分子水结合在酶的催化下产生6分子二氧化碳,20个还原性氢,产生能量可以使2分子ADP与Pi结合生成ATP.最终前两步产生的24个还原性氢与6分子氧气在线粒体内膜结合在酶的催化下产生12个水分子,放出大量能量,产生能量可以使34分子ADP与Pi结合生成ATP.有氧呼吸三个步骤可以使1分子葡萄糖分解产生32个ATP,三步中的酶是不同的酶.