La principal diferencia con los motores macroscópicos se debe a la escala de las energías que entran en juego.
Los motores moleculares están generalmente muy influenciados por su entorno, y no pueden ser descritos más que por teorías estadísticas.
Los primeros están involucradas en la síntesis del combustible celular esencial el ATP (adenosin trifosfato) y en la propulsión de las bacterias, como E. coli.
Una molécula de ATP es bastante inestable, ya que cuenta con dos cargas negativas bastante cercanas y que producen una tensión por fuerzas de repulsión, como consecuencia de la hidrólisis se rompe un enlace químico y como resultado se producen ADP y Pi, moléculas con un menor contenido energético.
Algunos investigadores han logrado construir motores moleculares sintéticos que se mueven en una dirección, aunque muy primitivos, estos son ejemplos de que los mecanismos usados por las proteínas podrían aprovecharse en un futuro y se podría aprovechar la energía química para nuestros intereses.