甲基化酶的主要作用是在生物體的DNA或RNA分子上添加甲基基團，這一過程對於維持基因表達調控、DNA穩定性和防止外源DNA的侵入至關重要。具體來說，甲基化酶在原核生物中作為限制與修飾系統的一部分，其功能是保護宿主DNA不被相應的限制酶切割。這種保護機制通過在DNA分子中的特定鹼基（如胞嘧啶和腺嘌呤）上添加甲基基團來實現，形成5『-甲基胞嘧啶和6『-甲基腺嘌呤。
除了原核生物中的套用，甲基化酶還在真核生物的RNA修飾中發揮重要作用。例如，m6A（N6-甲基腺苷）是一種在mRNA和其他RNA分子中常見的甲基化修飾形式，它對於RNA的穩定性、翻譯效率和定位等方面有重要影響。參與m6A甲基化與去甲基化過程的蛋白可以分為三類：甲基轉移酶、去甲基化酶和m6A識別蛋白。這些酶共同調節mRNA的甲基化狀態，從而影響基因表達和RNA的功能。