大一小两个亚基组成（CPSase Ⅲ则是个例外，其由单个多肽链组成，这有可能起因于谷氨酰胺酶与合成酶域两者之间的基因融合）。氨甲酰磷酸合成酶具有三个活性位点，其中一个位于小亚基，另外两个位于大亚基。小亚基包含有谷氨醯胺结合位点并催化谷氨酰胺水解为谷氨酸与氨，后者被转移到大链上被用于合成氨甲酰磷酸。小亚基具有一个3-层次的β/β/α结构，这一结构在一般蛋白质中被普遍认为是一个可活动单元，可以转移氨。氨甲酰磷酸合成酶小亚基的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