同化作用とは、異化作用によって放出されたエネルギーが複雑な分子を合成するために使われる一連の建設的な代謝過程のことである。一般に、細胞構造を構成する複雑な分子は、より小さく単純な前駆体から段階的に構築される。同化作用には3つの基本段階がある。第一に、アミノ酸、単糖類、イソプレノイド、ヌクレオチドなどの前駆体の生産、第二に、ATPからのエネルギーを用いて反応性形態への活性化、第三に、これらの前駆体をタンパク質、多糖類、脂質、核酸などの複雑な分子に組み立てることである。