Hsp70システムは、タンパク質の拡張ペプチドセグメントや部分的に折り畳まれたタンパク質と相互作用して、主要な経路のタンパク質の凝集を引き起こし、活性を調節する。基質ペプチドと相互作用しないとき、Hsp70は通常ATP結合状態である。 Hsp70は、基質ペプチドと相互作用していないときには、通常、ATPが結合した状態にある。Hsp70は、それ自身、非常に弱いATPase活性を持っており、何分も自発的な加水分解が起きないような特徴を持っている。 新しく合成されたタンパク質がリボソームから出てくるとき、Hsp70の基質結合ドメインは疎水性アミノ酸残基の配列を認識し、それらと相互作用する。 この自発的な相互作用は可逆的であり、ATP結合状態においてHsp70は比較的自由にペプチドを結合・放出することができる。 しかし、結合ドメインにペプチドが存在すると、Hsp70のATPase活性が刺激され、通常は遅いATPの加水分解速度が増大する。 ATPがADPに加水分解されると、Hsp70の結合ポケットは閉じられ、今捕捉されているペプチド鎖がしっかりと結合される。 さらにATP加水分解を促進するのが、いわゆるJドメインのコシャペロンであり、真核生物では主にHsp40、原核生物ではDnaJがこれにあたる。 これらのコシャペロンは相互作用するペプチドの存在下でHsp70のATPase活性を劇的に増大させる。
Hsp70の機能はミスフォールドしたクライアント蛋白質の（再）フォールディングと分解にある。 (a)シャペロンの構造変化、ATP加水分解、交換を引き起こすクライアント蛋白質の（再）フォールディングのためのHsp70 ATP-ADPサイクルの模式図である。 (b) クライアントタンパク質のユビキチン化とプロテアソーム分解を促進するHsp70-CHIP複合体。 CHIPはHsp70のTPRドメインと相互作用し、クライアントのユビキチンリガーゼとして機能する。 CHIP, chromatin immunoprecipitation; Hsp70, heat shock protein 70 kDa; TPR, tetratricopeptide-repeat domain
Hsp70は部分合成されたペプチド配列（不完全なタンパク質）にしっかり結合することにより、それらが集合して非機能的になってしまうことを防いでいます。 タンパク質全体が合成されると、ヌクレオチド交換因子（原核生物のGrpE、真核生物のBAG1、HspBP1などが知られている）がADPの放出と新しいATPの結合を刺激し、結合ポケットを開く。 その後、タンパク質はそれ自体で折り畳まれるか、あるいは他のシャペロンに転送されてさらに処理される。 HOP (the Hsp70/Hsp90 Organizing Protein) はHsp70とHsp90の両方に同時に結合し、Hsp70からHsp90へのペプチド転送を仲介する。
Hsp70は、タンパク質の膜貫通輸送を助けるために、タンパク質の一部を折りたたんだ状態で安定化している。 また、リン酸化されることでその機能のいくつかを制御することが知られています。
Hsp70タンパク質は、熱や酸化ストレスから細胞を保護するために働くことができます。 これらのストレスは通常、タンパク質に損傷を与え、部分的な折りたたみの解除や凝集の可能性を引き起こします。 Hsp70は、ストレスによって露出した疎水性残基と一時的に結合することで、これらの部分的に変性したタンパク質が凝集するのを防ぎ、再フォールディングを抑制する。 熱ショックでは低ATPが特徴であり、持続的な結合が凝集抑制として見られるが、熱ショックからの回復には基質結合とヌクレオチドの循環が必要である。 好熱性嫌気性菌（Thermotoga maritima）では，Hsp70はモデルペプチドに対して酸化還元感受性を示すことから，酸化ストレスに基づく第2の結合制御様式が示唆される。
Hsp70は，損傷したタンパク質や欠陥タンパク質の処理に関与することができると思われる． CHIP（Carboxyl-terminus of Hsp70 Interacting Protein）-E3ユビキチンリガーゼ-との相互作用により、Hsp70は細胞のユビキチン化およびタンパク質分解経路にタンパク質を受け渡すことができるのです。 アポトーシスの特徴の一つはシトクロムcの放出であり、シトクロムcはApaf-1とdATP/ATPを呼び寄せてアポトーソーム複合体を形成する。 この複合体はプロカスパーゼ9を切断し、カスパーゼ9を活性化し、最終的にはカスパーゼ3の活性化によりアポトーシスを誘導する。 Hsp70はApaf-1/dATP/シトクロムcアポプトソーム複合体へのプロカスパーゼ-9の動員を阻害することにより、このプロセスを抑制している。 Hsp70はプロカスパーゼ9の結合部位には直接結合しないが、おそらくプロカスパーゼ9の結合を不利にするような構造変化を誘導していると考えられる。 Hsp70は、小胞体ストレスセンサータンパク質IRE1αと相互作用し、小胞体ストレスによるアポトーシスから細胞を保護することが示されている。 この相互作用は、XBP-1 mRNAのスプライシングを延長し、EDEM1、ERdj4、P58IPKといったスプライシングされたXBP-1の標的の転写上昇を誘導し、細胞をアポトーシスから救っていることが示されている。 他の研究では、Hsp70は他のステップで抗アポトーシス的な役割を果たすが、Fasリガンドを介したアポトーシスには関与しない（Hsp27は関与する）ことが示唆されている。 したがって、Hsp70は細胞の重要な構成要素（タンパク質）を救うだけでなく、細胞全体も直接的に救っているのである。 Hsp70のようなストレス応答タンパク質がアポトーシス機構よりも先に進化したことを考えると、アポトーシスを抑制するHsp70の直接的な役割は、より新しい（アポトーシス）機構が以前の機構（Hsps）をどのように受け入れてきたかという興味深い進化像を示しています。