oligomerní hlavice (f1), která zajišťuje vlastní reakci ADP + Pi → ATP + H2O.
Zatímco oligomery f0 a f1 zaujímají vůči membráně stabilní pozici, stonek (na obr. podjednotky γ a ε) v důsledku pohybu protonů rotuje a vyvolává tak konformační změny v hlavici enzymu (dolní šipka ukazuje směr rotace). Podobný enzym stejného systémového zařazení mají respirujícíprokaryota v cytoplasmatické membráně a rostliny v membráně thylakoidu (CF0CF1-ATPasa, též chloroplastová ATPasa). Za objasnění zásadního mechanismu enzymové syntézy adenosintrifosfátu získali roku 1997 P. D. Boyer a J. E. Walker Nobelovu cenu.