DNA甲基化使基因沉默和异染色质化，是DNA修饰的主要方式。通常甲基位于CpG岛胞嘧啶的第5位碳上。成串CpG二核苷酸的胞嘧啶被甲基化，改变了DNA的构象，使DNA结构更紧密，螺旋加深，一些调控元件的碱基序列缩入深沟内，无法被转录因子识别。

催化DNA甲基化的酶有两类：（1）一类是维持性的，即在DNA复制后以旧链为模板，使新链甲基化。（2）另一类是全新的，在新的位点使DNA甲基化。值得注意的是，DNA甲基化并非基因沉默的原因，而是借以使基因长期失活的途径。