Основна маса АТФ утворюється на мембранах мітохондрій в ході окисного фосфорилювання H-залежною АТФ-синтазою. Субстратне фосфорилювання АДФ не потребує участі мембранних ферментів, воно відбувається у цитоплазмі у процесі гліколізу або шляхом перенесення фосфатної групи з інших макроергічних сполук.
АТФ утворюється в мітохондріях (це маленькі структурні компоненти будь-якої клітини, мітохондрія має власну ДНК!, як і ядро клітини!!, це високоорганізована структура).
У цілому нині цей процес називається окислювальним фосфорилированием. Він протікає і в мітохондріях еукаріотів, на внутрішній мембрані яких розташовані молекули АТФ-синтази, причому компонент F1 знаходиться в матриксі, де і протікає процес синтезу АТФ з АДФ та фосфату.
мітохондріях клітини У людини синтез АТФ здійснюється головним чином у мітохондріях клітини, саме тому ці органоїди часто називають клітинними електростанціями. Синтез та розпад АТФ у клітці йде постійно, тому що ця високоенергетична молекула живе менше однієї хвилини.