ATP酶又称为三磷酸腺苷酶，它能将三磷酸腺苷催化水解为二磷酸腺苷和磷酸根离子的酶，所释放的能量的可以通过传递，而被用于驱动另一个需要能量的化学反应，这一过程被所有已知生命形式利用。
ATP是三磷酸腺苷的英文缩写，它是活细胞内普遍存在的一种高能磷酸化合物，其水解时所释放的能量在.92千焦每摩尔以上，因为ATP分子中的化学能储存在高能磷酸键中。ATP酶是某种膜蛋白，它既可以锚定在生物膜上，也可在膜上移动，又称跨膜ATP酶。每分子ATP水解能够使一定数量的溶液分子被转运，如对于钠钾ATP酶，每分子ATP水解能使3个钠离子被运出细胞，同时2个钾离子被运入。跨膜ATP酶需要ATP水解所产生的能量，以膜为参照，它们可将物质从低浓度的一边运送到高浓度的一边，即主动运输。其作用机制的化学渗透假说认为，当高能电子沿呼吸链传递时，释放出的能量使质子从线粒体内膜的基质侧泵至膜间隙，内膜形成电化学质子梯度，其蕴藏的能量经ATP合成酶催化驱使，形成氧化磷酸化过程。跨膜ATP酶可为细胞输入新陈代谢所需的物质，并输出毒物代谢废物以及其他可能阻碍细胞进程的物质。
人体ATP能量仅能维持15秒，可通过呼吸作用等继续合成ATP。人体中的能源物质主要有三磷酸腺苷ATP、磷酸肌酸CP、肌糖原和脂肪等。能源物质的无氧代谢包括两个供能系统，非乳酸能ATP/CP系统，可维持10秒肌肉活动无氧代谢；乳酸能系统可维持1至3分的肌肉活动，它们都是短时剧烈运动肌肉供能的主要方式。而在有氧代谢条件下，肌糖元或脂肪彻底氧化分解，在生成CO2和H2O同时释放大量的分解代谢，称为有氧氧化系统。健康运动的道理在于加速了体内能源物质的消耗，促进其分解与合成，使组织细胞得到比原有水平更多的营养补充，进而获得更加旺盛的活动能力即所谓超量恢复，使身体运动能力不断发展完善。长时间有氧运气要靠脂肪代谢提供能量，是减肥和提高心肺功能的有效方法。
纯净ATP呈白色粉末状，能溶于水，其药品可提供能量并改善患者新陈代谢。ATP酶参与体内脂肪、蛋白质、糖、核酸、核苷酸等代谢过程，同时又为吸收分泌、肌肉收缩及生化合成反应等提供所需要的能量。常用于心肌病、肝炎、进行性肌萎缩、神经性耳聋等疾病的治疗。