Den fria energin från hydrolysen av ATP används för att driva ämnen över membranet mot deras egna koncentrationsgradienter. Denna energi utnyttjas av membranproteiner som kopplar ATP-hydrolys till transporten av ämnena. Det vanligaste exemplet är natrium-kalium-pumpen, som använder den fria energin från ATP-hydrolys för att pumpa ut tre natriumjoner ur cellen samtidigt som två kaliumjoner förs in i cellen.