维生素B12的化学结构是一组基本结构相同的化合物，由4个还原的吡咯环组成略似卟啉样的平面环，该环中心与一个钴原子结合。
人类和动物都不能合成维生素B12，只有泥土、垃圾、水、肠道或重瓣胃中的某些细菌和霉菌能合成。人类的维生素B12来源于动物性食物如肝、肾、肉类、鱼、水产贝类动物、禽蛋和乳类等食物。植物类食物中不含维生素B12。
一般正常成年人每天需要维生素B12约2～5微克，婴儿为1～2微克。在生长发育较快的年龄、妊娠、甲状腺机能亢进、感染和溶血性贫血等情况下，维生素B12需要量会有所增加。人类从肉类或动物食品较丰富的膳食中，摄取的维生素B12的量足以满足人体正常生理的需要。当然，如果是全素食者，几年后体内贮存的维生素B12用完时，贫血发生则是不可避免的。
维生素B12属水溶性。如果食物中维生素B12含量不足，游离的维生素B12即与胃底部粘膜腔壁细胞分泌的内因子结合。内因子是1929年Castle发现的。每一个内因子可与2个维生素B12分子结合。这种内因子－维生素B12复合物能防止维生素B12在回肠中被肠酶破坏和被某些细菌夺取，至回肠粘膜微小绒毛处(有一种特殊的维生素B12感受器)，维生素B12被肠粘膜上皮细胞所吸收，而内因子不被吸收。内因子是由分泌胃酸的同一胃粘膜壁细胞所分泌，所以它的分泌与胃酸分泌是相平行的。恶性贫血患者能产生抗内因子抗体，使内因子失去活性。
维生素B12进入血液中，与几种运载球蛋白结合，大部分经门静脉进入肝脏贮存，部分被输送至骨髓及肾、心脑等其他器官组织。已吸收的维生素B12可从胆汁中排入肠道，大部分又重新被吸收。
维生素B12的功能是多样的。在人类的组织中，有两种生化反应需要维生素B12的参与。一种是从高半胱氨酸合成甲硫氨酸的反应，其中产生的四氢叶酸与DNA的合成有关；另一种是甲基丙二酸辅酶A转变为琥珀酸辅酶A，其中产生的琥珀酸辅酶A与血红素的合成有关。维生素B12缺乏时，影响上述两种生化反应的正常进行，四氢叶酸、琥珀酸辅酶A 减少，DNA合成缺陷和血红素的合成障碍而致巨幼细胞贫血。
维生素B12缺乏时，红细胞的生存时间有中度缩短，骨髓内虽然各阶段的巨幼细胞增多，但不发生代偿，因而出现贫血。
