1、 作为核酸单体
脱氧核糖核苷酸或核糖核苷酸通过磷酸二酯键形成DNA或RNA,作为细胞的遗传物质,发挥着重要的作用.
2、 作为能量载体
腺苷酸（AMP）的5’羟基上的磷酸基团可能含有一个或两个附加的磷酸,依次生成二磷酸腺苷（ADP）和三磷酸腺苷（ATP）,将从核糖开始的三个磷酸依次标记为α、β、γ.三磷酸腺苷的水解可以提供化学能,驱动了广泛的生物化学反应,是各种生命活动能量的直接来源,因此ATP也被称作是能量流通的货币.
ATP水解所释放的能量是由三磷酸基团的结构决定的,核糖与α磷酸之间的键是磷酸酯键,水解可产生约14kJ/mol的能量；而α磷酸与β磷酸,β磷酸γ磷酸之间的键是磷酸苷键,水解可产生30kJ/mol的能量,因而被称作高能磷酸键.
另外,核苷三磷酸也作为DNA和RNA合成的活化前体.
3、 作为化学信使
细胞通过激素或其他外部化学信号获取信息而对环境做出反应.这些细胞外的化学信号（第一信使）和细胞表面受体的相互作用常导致细胞内第二信使的产生,接着导致细胞内的一系列变化.最常见的第二信使是腺苷3’,5’-环-磷酸（cAMP）,它是由一种结合在细胞膜表面的腺苷酸环化酶催化ATP形成的.
4、 作为结构组成成分
腺苷酸是许多酶辅因子的结构成分（如辅酶A、NAD+、FAD等）,也是一些代谢中间产物的组分.油脂的分解代谢过程就是一个典型的例子.
在油脂的分解代谢中,脂肪酸首先与ATP反应生成酰基腺苷酸,然后辅酶A与酰基腺苷酸反应生成酰基辅酶A.在这个过程中,ATP、辅酶A都是以腺苷酸作为结构成分的.
在任何辅因子中,腺苷都不直接发挥主要功能,但若把腺苷移走,辅因子的活性就会迅速降低.辅因子对腺苷的需求与酶和辅因子之间的结合能有关,这些结合能可用于催化和稳定起始酶-辅因子复合物.
与腺苷结合的结构域可见于许多酶中.许多酶有一个称为核苷酸结合折叠的结构域,能与ATP和核苷酸辅因子结合.为何唯独是腺苷而非其他几种核苷广泛的作为这些结构组分?原因可能在于腺苷多角色的进化优势.当ATP成为化学能的主要来源时,相对于其他核苷酸,系统将更为大量地合成ATP.由于数量上的优势,ATP就成为了可与大量结构结合的合理选择.