磷酸肌酸是在肌肉或其他興奮性組織（如腦和神經）中的一種高能磷酸化合物，是高能磷酸基的暫時貯存形式。磷酸肌酸水解時，每摩爾化合物釋放10.3千卡的自由能，比ATP釋放的能量（每摩爾7.3千卡）多些。磷酸肌酸能在肌酸激酶的催化下，將其磷酸基轉移到ADP分子中。當一些ATP用於肌肉收縮，就會產生ADP。這時，通過肌酸激酶的作用，磷酸肌酸很快供給ADP以磷酸基，從而恢復正常的ATP高水平。由於肌肉細胞的磷酸肌酸含量是其ATP含量的3～4倍，前者可貯存供短期活動用的、足夠的磷酸基。在活動後的恢復期中，積累的肌酸又可被ATP磷酸化，重新生成磷酸肌酸，這是同一個酶催化的逆反應。因爲細胞中沒有其他合成和分解磷酸肌酸的代謝途徑，此化合物很適合完成這種暫時貯存的功能。在許多無脊椎動物中，磷酸精氨酸代替磷酸肌酸爲能的貯存形式。可用人的短跑爲例說明磷酸肌酸的功能。肌肉中磷酸肌酸的含量爲17微摩爾/克，全速短跑可消耗磷酸肌酸13微摩爾/克，故它僅可作爲最初4秒鐘的能量來源，但它可提供時間來調節糖酵解酶的活性，使肌肉通過酵解得到能量。
磷酸肌酸存在於肌肉和其他興奮性組織，如腦和神經細胞中。在脊椎動物中，肌酸與ATP反應可逆地生成磷酸肌酸，這個反應是由肌酸激酶催化的。
磷酸肌酸的功能是保持肌肉，特別是骨骼肌有較高的ATP水平。當細胞處於休息狀態，ATP濃度相對高時，此反應朝磷酸肌酸淨合成的方向進行；而當細胞有高代謝活性，ATP濃度低的時候，平衡移向ATP的淨合成。磷酸肌酸就這樣在含有肌酸激酶的組織中起作用。通常休息狀態的脊椎動物骨骼肌含有充分的磷酸肌酸，可提供其自由能需求達數分鐘（但在最大限度使用時只有數秒鐘）。在某些無脊椎動物，如蟹的肌肉中，磷酸精氨酸的功能與上述磷酸肌酸的功能相同。