ATP’nin molekül yapısı, adenin, riboz ve üç fosfat grubundan oluşur. Adenin, bir organik bazdır ve riboz ile glikozit bağı ile bağlanır. Riboz, beş karbonlu bir şekerdir ve fosfat grupları ile ester bağı ile bağlanır. Fosfat grupları arasında yüksek enerjili fosfoanidrit bağları bulunur. Bu bağlar hidrolize uğradığında ATP, ADP (adenozin difosfat) veya AMP (adenozin monofosfat) oluşturur ve enerji açığa çıkar.