ویتامین B12 منحصراً در سلول‌های جانوری و میکروارگانیسم‌ها یافت شده و سلول‌های گیاهی، فاقد آن هستند. حیوانات گوناگون با ایجاد همزیستی روده‌ای با این میکروارگانیسم‌ها، این ویتامین را کسب می‌نمایند و لذا اجزاء غذایی حاصل از آنها و به ویژه کبد این حیوانات حاوی متیل‌کوبالامین، آدنوزیل‌کوبالامین و هیدروکسی‌کوبالامین می‌باشند. ساختار این ویتامین شامل حلقه‌ای پیچیده (حلقه کورین) است که شباهت بسیار به حلقه پورفیرینی دارد؛ با این تفاوت که در مرکز آن، یون کبالت (Co) قرار دارد و به علت این که سیانید (CN)، یکی از کوئوردینات‌های کبالت را اشغال می‌کند، به سیانوکوبالامین نیز معروف است. فرم تجاری ویتامین B12 به صورت سیانوکوبالامین در دسترس می‌باشد. میزان RDA آن برای مردان و زنان 4/2 میکروگرم می‌باشد.
جذب ویتامین B12 در انسان پیچیده است. ویتامین B12 در غذا به صورت متصل به پروتئین‌ها وجود داشته که در حضور غلظت بالای هیدروکلریک اسید معده، از آنها جدا می‌گردد. این روند، منجر به تشکیل ویتامین B12 آزاد شده که بلافاصله به مخلوطی از گلیکوپروتئین‌ها که به وسیله غدد معدی و بزاقی ترشح می‌شـــــــــوند، متصل می‌گردد. این گلیکوپروتئین‌ها، R-binders (haptocorrins) نامیده می‌شوند که ویتامین B12 را از دناچوراسیون شیمیایی در معده، محافظت می‌کنند. سلول‌های پاریتال (parietal cells) (کناری) معدی که مسئول ترشح HCL هستند، گلیکوپروتئینی به نام فاکتور داخلی (Intrinsic factor;IF) نیز ترشح می‌کنند. IF به ویتامین B12 متصل شده و سرانجام آن را برای جذب شدن آماده می‌نماید. در pH اسیدی معده، تمایل (Affinity) IF برای ویتامین B12 پایین بوده؛ در حالی که این تمایـــــــــل برای R-binderها بالا می‌باشد. هنگامی که محتویات معده وارد دئودنوم می‌شوند، R-binderها تا حدودی به وسیله پروتئازهای پانکراتیک هضم شده و ویتامین B12 متصل به آنها، آزاد می‌گردد. چون pH دئودنوم نسبت به pH معده، خنثی‌تر است، IF در این pH دارای تمایل بالایی برای ویتامین B12 بوده و با اتصال به ویتامین B12، R-binderها نیز آزاد می‌گردند. کمپلکس B12-IF به انتهای روده باریک رسیده که در آن جا توسط فاگوسیتوز به وسیله رسپتورهای ایلئوم اختصاصی جذب می‌گردد. پس از جذب در روده، ویتامین B12 به یکی از پروتئین‌های پلاســـما به نام ترانس‌کوبالامین (Transcobalamin; TC) متصل می‌شود. ترانس‌کوبالامین II (TC-II) برای انتقال ویتامین به بافت‌ها و TC-I برای ذخیره آن در کبد کاربرد دارد. ویتامین B12، تنها ویتامین محلول در آب است که در کبد ذخیره می‌گردد.
در شکل کوآنزیمی ویتامین B12، عامل سیانید به وسیله گروه 5-داکسی‌آدنوزین جایگزین می‌گردد. کوآنزیم B12 بسیار ناپایدار بوده و در مجاورت نور و یا در حضور سیانید، به شکل ویتامینی خود تبدیل می‌گردد. نقش اصلی این کوآنزیم، شکستن ملکول و ایجاد جایگزینی درون آن در واکنش‌ها است.
متیل‌کوبالامین و دزوکسیآدنوزیلکوبالامین، کوآنزیم‌های فعال B12 می‌باشند. ویتامین B12 پس از انتقال در خون به صورت هیدروکسی‌کوبالامین وارد سیتوزول سلول‌ها شده و در آن جا به متیل‌کوبالامین تبدیل می‌شود و یا وارد میتوکندری شده و به 5-دزوکسی آدنوزیل‌کوبالامین تبدیل می‌شود.
دزوکسیآدنوزیلکوبالامین، کوآنزیم تبدیل متیل‌مالونیل‌کوآ به سوکسینیل‌کوآ می‌باشد. در این واکنش، پروپیونات در نهایت به سوکسینیل‌کوآ (یکی از اعضای چرخه کربس) تبدیل شده که در فرآیند گلوکونئوژنز دارای اهمیت می‌باشد.
متیل‌کوبالامین، کوآنزیم دو واکنش توأم 1- تبدیل هموسیستئین به متیونین و 2- تبدیل متیل تتراهیدروفولات به تتراهیدروفولات می‌باشد. در این واکنش، گروه متیل کوآنزیم متیل‌کوبالامین به هموسیستئین منتقل شده و به این ترتیب متیونین ساخته می‌شود. از طرفی، کوبالامین با برداشت متیل از N5– متیل‌تتراهیدروفولات، آن را به تتراهیدروفولات تبدیل می‌کند. بدین ترتیب، ذخایر متیونین حفظ شده و تتراهیدروفولات برای ساخت پورین‌ها، پیریمیدین‌ها و اسیدهای نوکلئیک به کار می‌رود.
کمبود ویتامین B12 منجر به آنمی مگالوبلاستیک می‌شود که در این حالت، ساخت DNA مختل شده و لذا تقسیم هسته با وجود رشد سیتوپلاسمی، روی نمی‌دهد. کمبود ویتامین B12 موجب مهار فعالیت متیونین سنتاز (و عدم تبدیل هموسیستئین به متیونین) و هموسیستئینوری و به دام افتادن متیل تتراهیدروفولات می‌شود. کمبود نسبی متیونین و نقص در متیلاسیون می‌تواند منجر به نقایص عصبی شود. همچنین در کمبود B12، به دلیل اختلال در تبدیل متیل مالونیل‌کوآ به سوکسینیل‌کوآ، متیل‌مالونیک اسیدوری به وجود می‌آید.