BAT的主要功能是产热，它的产热能力是肝脏的60倍，是肌肉在有氧呼吸下产热量的10倍。在BAT线粒体内膜的外表面上，有一种分子量为32000道尔顿的特殊蛋白质，称为非偶联蛋白。这种BAT所特有的蛋白质具有嘌呤核苷酸的结合位点。氢离子的浓度和自由脂肪酸的含量可影响这种蛋白质的功能特性，它的含量和活性状态直接关系到BAT的产热能力，故有人称其为“热源”或“产热素”。正因为这种蛋白质的存在，使BAT 的线粒体能产生一种独特的非偶联的呼吸机制。即，它的热能产生与ATP的合成无直接关系，氧化脂肪放出的能量以一种更直接的方式消散，即从与呼吸链相联系的能量传递系统的中间物中直接释放能量。这种机制的特征是，具有低能力的氧化磷酸化，但却有高速度的电子传递系统。
BAT的产热活动受中枢神经系统，如下丘脑神经核团的控制，外周则受交感神经的直接支配。当动物受到与产热有关的刺激时，下丘脑中枢主要通过β肾上腺能通路把产热指令传给BAT，支配 BAT的交感神经末梢释放去甲肾上腺素（NE）。一方面，NE与BAT细胞膜的β受体结合，使钠、钾泵的活动加强，引起胞质中钙离子的水平提高，调控脂肪酸代谢，从而迅速改变BAT的脂肪库，这个过程需ATP释放的能量，可部分增加BAT的产热（约20%）。另一方面，NE与BAT细胞膜上的?受体特异结合，引起细胞内cAMP水平升高，活化了蛋白激酶，于是酰基甘油被水解为甘油和脂肪酸。脂肪酸有两种作用，一是作为氧化底物，在线粒体内完成β氧化，经三羧酸循环最终放出大量的热；二是作为细胞内启动BAT中线粒体进入非偶联状态的一个重要信号，解除嘌呤核苷酸对非偶蛋白的结合抑制，导致线粒体实现由偶联联呼吸到非偶联呼吸状态的转变。
