基的C-末端域具有谷氨酰胺氨基转移酶活性。大亚基具有两个同源的羧基磷酸盐域，两个都具有ATP结合位点；然而，N-末端羧基磷酸盐域主催化碳酸氢盐的磷酸化，然而C-末端域主催化氨基甲酸盐中间体的磷酸化。氨甲酰磷酸合成酶大亚基中有重复的羧基磷酸盐域，这一域在生物素依赖性的酶乙酰辅酶A羧化酶（ACC）、丙酰辅酶A羧化酶（PCCase）、丙酮酸羧化酶（PC）与尿素羧化酶之中亦有单拷贝。细菌氨甲酰磷酸合成酶之中的大亚基具有四个二级结构域：羧基磷酸盐域1、低聚域、氨甲酰磷酸域2以及变构域。大肠桿菌的氨甲酰磷酸合成酶异