高能磷酸化合物是指水解时释放的能量在20.92kJ/mol以上的磷酸化合物。机体内有许多磷酸化合物如ATP，1,3—二磷酸甘油酸，氨甲酰磷酸，磷酸烯醇式丙酮酸，磷酸肌酸，磷酸精氨酸等，它们的高能磷酸键断裂时，可释放出大量的自由能，这类化合物称为高能磷酸化合物。ATP是这类化合物的典型代表。
ATP水解生成ADP及无机磷酸时，可释放自由能7.3千卡（30.52千焦）。一般将水解时释放自由能在5.0千卡（20.9千焦）以上的称为高能化合物。
5.0千卡以下的称为低能化合物，化学家认为键能是指断裂一个键所需要的能量，而生物化学家所指的是含有高能键（酸酐键）的化合物水解后释放出的自由能。高能键用“～”表示。