在細(xì)胞中ATP的摩爾濃度通常是1-10mM.ATP可通過多種細(xì)胞途徑產(chǎn)生.最典型的如在線粒體中通過氧化磷酸化由ATP合成酶合成,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(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中由酶催化產(chǎn)生2分子丙酮酸（C3H4O3)同時(shí)產(chǎn)生2分子ATP和4個(gè)還原性氫,產(chǎn)生的能量可以使2分子ADP與Pi結(jié)合生成ATP.最終在線粒體中通過三羧酸循環(huán)（或稱檸檬酸循環(huán)）產(chǎn)生最多38分子ATP.其大致過程是：在線粒體基質(zhì)中第一步產(chǎn)生的2分子丙酮酸與6分子水結(jié)合在酶的催化下產(chǎn)生6分子二氧化碳,20個(gè)還原性氫,產(chǎn)生能量可以使2分子ADP與Pi結(jié)合生成ATP.最終前兩步產(chǎn)生的24個(gè)還原性氫與6分子氧氣在線粒體內(nèi)膜結(jié)合在酶的催化下產(chǎn)生12個(gè)水分子,放出大量能量,產(chǎn)生能量可以使34分子ADP與Pi結(jié)合生成ATP.有氧呼吸三個(gè)步驟可以使1分子葡萄糖分解產(chǎn)生38個(gè)ATP,三步中的酶是不同的酶.
此外無氧呼吸也可以產(chǎn)生ATP,其第一步與有氧呼吸相同,第二步為前一步產(chǎn)生的2分子丙酮酸與4個(gè)還原性氫的作用下產(chǎn)生2分子乳酸（C3H6O3)或者產(chǎn)生2分子酒精和2分子二氧化碳,這一過程不釋放能量,可見無氧呼吸中大多數(shù)能量都保存在有機(jī)物中而浪費(fèi).
在植物的葉綠體中通過光合作用合成的ATP一般不參與葉綠體外的生命活動(dòng).