DNA甲基化是一種表觀遺傳修飾機制，它通過在DNA甲基轉移酶的作用下，將S-腺苷甲硫氨酸（SAM）作為甲基供體，共價結合到一個或多個鹼基上，從而改變遺傳表現而不改變DNA序列。這種修飾主要發生在基因組的CpG二核苷酸的胞嘧啶5號碳位，形成5-甲基胞嘧啶（5-mC），同時也可能發生在腺嘌呤的N-6位及鳥嘌呤的G-7位。DNA甲基化在維持染色體的結構、X染色體失活、基因印記以及腫瘤發生髮展中起著重要作用。
DNA甲基化分為兩種主要類型：從頭甲基化和保留甲基化。從頭甲基化是指在不依賴現有甲基化DNA鏈的情況下，新位點進行甲基化反應；保留甲基化則是指雙鏈DNA中一條鏈已經存在甲基化，另一條未甲基化的鏈被甲基化。這兩種甲基化類型確保了DNA甲基化模式的正確傳遞和維持。
此外，DNA甲基化的模式在基因組中是不均勻分布的，存在高甲基化、低甲基化和非甲基化的區域。這種不均勻分布與基因表達、染色質結構穩定性等多種生物學過程有關。例如，DNA甲基化通常會抑制基因的表達，並引起染色質結構、DNA構象、DNA穩定性及DNA與蛋白質相互作用方式的改變。
總的來說，DNA甲基化是一種重要的表觀遺傳機制，它通過改變遺傳表現而不改變DNA序列，參與了多種生物學過程和疾病的發生髮展。