甲基钴胺(CH3·B12)参与体内甲基移换反应和叶酸代谢，是N5-甲基四氢叶酶甲基移换酶的辅酶。此酶催化N5CH3·FH4和同型半胱氨酸之间不可逆的甲基移换反应，产生四氢叶酸和蛋氨酸。
图3-3 维生素B12的结构
N5-CH3-FH3来源于N5，N10-CH2-FH4的还原(参看蛋白质代谢一章中“一碳基团”的代谢)，此还原反应在体内也是不可逆的。由dUMP甲基化生成dTMP时，只能利用N6，N10-CH2-FH4供给甲基，而不能利用N5-CH3·FH4。因此，必须通过上述甲基移换反应使FH4“再生”，从而保证dTMP的不断合成。
由上图可见，甲基钴胺的作用是促进叶酸的周转利用，以利于胸腺嘧啶脱氧核苷酸和DNA的合成，如果缺乏维生素B12，则叶酸陷入N5-CH3·FH4这个“陷井”而难以被机体再利用，犹如缺乏叶酸一样，所以维生素B12缺乏所引起的贫血，同缺乏叶酸一样，也是巨幼细胞性大红细胞贫血。
上述以CH3·B12作辅酶的甲基移换反应不仅促进FH4的再利用，而且还促进蛋氨酸的再利用(蛋氨酸→同型半胱氨酸→蛋氨酸，参看氨基酸的代谢)。蛋氨酸经活化后可作为甲基供体促进胆碱和磷脂的合成，有利于肝脏的代谢。所以临床上把叶酸和维生素B12作为治疗肝脏病的辅助药物，除了考虑到它们的促核酸与蛋白质合成作用外，还考虑到它们有保护肝脏，防止发生脂肪肝的作用。
5′-脱氧腺苷钴胺(5′-dA·B12)是甲基丙二酰辅酶A变位酶的辅酶，参与体内丙酸的代谢。
体内某些氨基酸、奇数碳脂肪酸和胆固醇分解代谢中可产生丙酰CoA。正常情况下，丙酰COA经羧化生成甲基丙二酰CoA，后者再受甲基丙二酰CoA变位酶和辅酶B12(即5′-dA·B12)的作用转变为琥珀酰CoA，最后进入三羧酸循环而被氧化利用(参看糖代谢)。