Het is een van de belangrijkste energieopslagverbindingen in cellen. Tijdens de tweede fase van de fotosynthese, bekend als de Calvin-cyclus of lichtonafhankelijke reacties, wordt ATP gesynthetiseerd via het proces van fotofosforylering. Dit gebeurt wanneer lichtenergie wordt gebruikt om ADP (adenosinedifosfaat) om te zetten in ATP.

De Calvin-cyclus vindt plaats in het stroma van de chloroplasten en omvat een reeks chemische reacties waarbij gebruik wordt gemaakt van de ATP en NADPH die worden geproduceerd tijdens de eerste fase van de fotosynthese (lichtafhankelijke reacties) om kooldioxide (CO2) om te zetten in organische moleculen, zoals glucose.

ATP fungeert als een universele energievaluta in cellen, en bij de afbraak ervan door hydrolyse komt energie vrij die kan worden gebruikt om verschillende cellulaire processen aan te sturen, waaronder metabolische reacties, spiersamentrekkingen en de voortplanting van zenuwimpulsen.