ATP生成过程的主要步骤有三步：第一步是核苷酸捕获（NTPCapturing）；第二步是电子转移（ElectronTransfer）；第三步是膜电位（ProtonMotiveForce）。在第一步中，ATP合成酶将三种不同的核苷酸（ADP、Pi和H+）结合在一起，形成一个ADP-Pi-H+复合物，暂时把一个磷酸根质子提供给该复合物；在第二步中，该复合物将一个二氧化碳分子通过电子转移而转化为一个水分子，然后把剩余的一个磷酸根质子加到ADP上，从而形成一个ATP分子；在第三步中，ATP合成酶从细胞膜中受助于电价差来回移质子，以便使ATP高活性状态得以维持。