У людини синтез АТФ здійснюється головним чином мітохондріях Клітини, саме тому ці органоїди часто називають клітинними електростанціями.
АТФ синтезуються мітохондріями (рідше і в невеликих кількостях вони утворюються в ході реакцій гліколізу в цитоплазмі).
5 – У рослинних клітинах синтез АТФ здійснюється в мітохондріях і в хлоропластів у світлову фазу.
Внутрішня мембрана мітохондрії на відміну від зовнішньої немає спеціальних отворів для транспорту дрібних молекул та іонів; на ній, на боці, зверненій до матрикса, розташовуються особливі молекули АТФ-синтази, що складаються з голівки, ніжки та основи. При проходженні через них протонів відбувається синтез АТФ.