Cette molécule est composée de deux parties principales : une adénosine diphosphate (ADP), qui fournit un groupe adénosine pour la liaison avec d'autres molécules, et un nucléotide de nicotinamide, qui est dérivé de la vitamine B3 (niacine ou nicotinamide). 

Le NAD⁺ agit comme un cofacteur dans les réactions d'oxydoréduction, en acceptant et en transportant des électrons entre les substrats et les enzymes. Il existe sous deux formes : NAD⁺ (forme oxydée) proprement dit, et NADH (forme réduite). Dans les réactions d'oxydoréduction, le NAD⁺ est réduit en NADH en acceptant un ou plusieurs électrons et un proton. 

Le NAD⁺ est impliqué dans la glycolyse : il agit comme un accepteur d'électrons dans la conversion du glucose en pyruvate. Dans le cycle de Krebs, il participe aux réactions de décarboxylation et de réduction, produisant du NADH. Il transfère par ailleurs les électrons du NADH vers la chaîne respiratoire mitochondriale, où ils sont utilisés pour générer de l'énergie sous forme d'ATP. Après avoir accepté des électrons et un proton pour former du NADH, le NAD⁺ est régénéré par des réactions ultérieures. Le NADH est ensuite oxydé dans la chaîne respiratoire mitochondriale pour reformer du NAD+. En plus de sa fonction de transport d'électrons, le NAD⁺ est également impliqué dans les réactions d'oxydation des substrats organiques, ce qui permet la libération d'énergie et la production d'ATP.