Adenozin trifosfat, ili ATP, funkcionira kao glavni izvor energije stanice. Često se naziva molekularnom jedinicom valute, jer može zadržati i oslobađati energiju kada to stanica zahtijeva. Struktura ATP-a je jednostavna i optimizirana za maksimalnu učinkovitost, molekula adenozina plus tri fosfatne skupine. Energija se zadržava i oslobađa u vezama koje drže fosfatne skupine jedna za drugu i za molekulu adenozina. Oslobađanje energije uklanjanjem jedne fosfatne skupine daje ADP ili adenozin difosfat, a uklanjanjem daljnje fosfatne skupine AMP, adenozin monofosfat.
AMP, ADP i ATP su sve molekule bogate energijom, ali općenito ATP ima prednost u odnosu na druga dva. Adenozin trifosfat je neophodan za svaki stanični proces koji uključuje aktivno kretanje druge molekule. Osmoza, na primjer, ne zahtijeva ATP jer voda prirodno teče iz visoko koncentriranog stanja u manje koncentrirano stanje. Aktivnost molekularnih motora u određenim vrstama stanica, s druge strane, zahtijeva energiju pohranjenu u ATP-u. Budući da se nijedno živo biće u potpunosti ne oslanja na pasivne prirodne procese, sva bića zahtijevaju ATP za pokretanje svojih stanica.
Ne proizvode svi organizmi istu količinu adenozin trifosfata, unatoč tome što je esencijalna molekula za život. ATP se obično stvara disanjem, što uključuje izvlačenje energije iz vanjskog izvora, često uobičajenog šećera zvanog glukoza. Organizmi koji koriste anaerobno disanje, poput nekih bakterija, stvaraju približno 2 ATP-a po molekuli glukoze. Oni koji koriste aerobno disanje, poput ljudi, stvaraju između 32 i 36 ATP po molekuli. Aerobno disanje je kompliciranije, ali učinkovitije, stoga ima visok prinos ATP-a.
Adenozinska komponenta adenozin trifosfata zapravo se sastoji od dvije odvojene molekule, naime šećera zvanog riboza i baze zvane adenin. Adenin vezan za ribozu stvara strukturu zvanu nukleozid, koja se razlikuje od adenin nukleotida pronađenih u RNA i DNA. Nukleozid je dvije trećine nukleotida; nukleotidi također sadrže dodatnu fosfatnu skupinu, koja je neophodna za formiranje dugih lanaca kao što se vidi u RNA i DNA. Za razliku od nukleotida, nukleozidi se ne mogu međusobno vezati sami, a po ovoj logici, molekule ATP-a ne mogu formirati lance.
Trilijuni molekula adenozin trifosfata proizvode se svaki dan u ljudskom tijelu, a tijelo može proizvesti više od svoje težine u ATP-u za manje od 24 sata. To ne uzrokuje debljanje ili tjelesne ozljede jer se većina molekula ATP-a stvara i koristi u djeliću sekunde. Tijekom životnog vijeka organizma, ATP je pokretačka snaga koja održava funkcioniranje tijela.