催化在葉綠體中合成ATP的酶與線粒體中的ATP酶十分相似。葉綠體中ATP酶也像門把位于類囊膜外側。存在于不垛疊的類囊膜中。
ATP酶可分為CF1和CF0兩部分。
CF0插在膜中，起質子通道作用，CF1由α3、β3、γ、δ、ε亞基組成，α、β亞基有結合ADP的功能，γ亞基控制質子流動，δ亞基與CF0結合，ε亞基在暗處有抑制催化的功能，限制ATP水解，避免浪費行為。
CF1在基質一邊，所以新合成的ATP釋放到基質中去。
CF0至少有三個亞基組成，寡霉素可以抑制ATP酶的活性，從而可以阻斷光合磷酸化作用。