在生物体内，核苷酸可由一些简单的化合物合成。

这些合成原料有天门冬氨酸、甘氨酸、谷氨酰胺、一碳单位及 CO2等。嘌呤核苷酸在体内分解代谢可产生尿酸，嘧啶核苷酸分解生成CO2、β－丙氨酸及β-氨基异丁酸等。嘌呤核苷酸及嘧啶核苷酸的代谢紊乱可引起临床症状。

1、核苷酸是合成生物大分子核糖核酸 (RNA）及脱氧核糖核酸（DNA）的前身物，RNA中主要有四种类型的核苷酸：AMP、GMP、CMP和UMP，这四种类型的核苷酸从头合成前身物是磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及二氧化碳等简单物质。DNA中主要有四种类型脱氧核苷酸：dAMP、dGMP、dCMP和dTMP，它们是由各自相应的核碳核苷酸在二磷酸水平上还原而成的。

2、三磷酸腺苷 (ATP）在细胞能量代谢上起着极其重要的作用。物质在氧化时产生的能量一部分贮存在ATP分子的高能磷酸键中。ATP分子分解放能的反应可以与各种需要能量做功的生物学反应互相配合，发挥各种生理功能，如物质的合成代谢、肌肉的收缩、吸收及分泌、体温维持以及生物电活动等。因此可以认为 ATP是能量代谢转化的中心。

3、ATP还可将高能磷酸键转移给UDP、CDP及GDP生成UTP 、CTP及GTP。它们在有些合成代谢中也是能量的直接来源。而且在某些合成反应中，有些核苷酸衍生物还是活化的中间代谢物。例如，UTP参与糖原合成作用以供给能量，并且 UDP还有携带转运葡萄糖的作用。