能動輸送に関わるタンパク質にはエネルギーが必要である。これは、膜の向きとは関係ない化学エネルギーや光エネルギーを利用する一次性能動輸送体と、膜をはさんだ電気化学ポテンシャル差（ベクトル的な自由エネルギー）を利用する二次性能動輸送体に分けられる。二次性能動輸送体のエネルギー源は元をたどれば一次性能動輸送体に由来するものである。
代表的なものとして、アデノシン三リン酸（ATP）の化学エネルギーを利用するものがある。これらはATPアーゼ活性を持ち、ATPの加水分解と共役して物質を輸送する。各種のイオンポンプ（イオン輸送性ATPアーゼ）や、ABC輸送体などがある。
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イオン輸送性ATPアーゼはF型、A型、V型、P型に分けられる。いずれも反応は可逆的であるが、特にF型とA型のプロトンポンプ（H+-ATPアーゼ）は、逆反応によってプロトン濃度差のエネルギーを使いATPを合成する（ATP合成酵素）のを主な機能としており、ミトコンドリアや葉緑体でのATP合成に関与する。 F型ATPアーゼは構造中にF0及びF1ドメインを含む。プロトンの流れとともにF1ドメイン（モータードメイン）が回転しながらATP産生を行う。 V型ATPアーゼは液胞などのオルガネラでプロトン輸送を行う。 P型ATPアーゼには各種陽イオンを輸送するものがあり、代表的なものとして、筋肉のNa+/K+-ATPアーゼ、Ca2+-ATPアーゼ、胃のH+/K+-ATPアーゼなどがある。 Na+/K+-ATPアーゼやH+/K+-ATPアーゼはそれぞれナトリウムイオン・プロトンとカリウムイオンを逆方向へ運ぶ対向輸送を行っている。