在ATP的結構式中可以看出，腺嘌呤與核糖結合成腺苷，腺苷通過核糖中的第5位羥基，與3個相連的磷酸基團結合形成ATP。ATP中兩個磷酸基團之間(也就是P與P之間)用“～”表示的化學鍵是高能磷酸鍵。高能磷酸鍵水解時，釋放出的能量是正常的化學鍵的2倍以上。例如，ATP末端磷酸基團水解時，釋放出的能量是30.54 kJ/mol，而6磷酸葡萄糖水解時，釋放出的能量只有13.8 kJ/mol。一般說來，水解時釋放20.92 kJ/mol以上能量的化合物就叫高能化合物。顯然，ATP是一種高能化合物。各種細胞都是用ATP作為直接能源的。實際上，ATP是細胞內能量釋放、儲存、轉移和利用的中心物質。