La ATP sintasa puede producir ATP usando como fuente directa de energía:

Producción de ATP por ATP sintasa

Los electrones desde el NADH y FADH₂ fluyen a través de la cadena de transporte electrónica en la membrana interna mitocondrial generando un flujo de H⁺ hacia el espacio intermembranoso.

Este gradiente de protones (gradiente de H⁺) pasa a través del complejo enzimático ATP sintasa situado en la membrana y es la fuente de energía productora de ATP.