Některé enzymy pomáhají rozkládat velké molekuly živin, jako jsou bílkoviny, tuky a sacharidy, na menší molekuly. Tento proces probíhá při trávení potravin v žaludku a střevech živočichů. Jiné enzymy vedou menší rozložené molekuly přes střevní stěnu do krevního oběhu. Další enzymy podporují tvorbu velkých, složitých molekul z malých, jednoduchých, a vytvářejí tak buněčné složky. Enzymy jsou zodpovědné i za řadu dalších funkcí, mezi něž patří ukládání a uvolňování energie, průběh rozmnožování, procesy dýchání a vidění. Jsou pro život nepostradatelné.

Každý enzym je schopen podporovat pouze jeden typ chemické reakce. Sloučeniny, na které enzym působí, se nazývají substráty. Enzymy působí v pevně uspořádaných metabolických systémech nazývaných dráhy. Zdánlivě jednoduchý biologický jev – například stah svalu nebo přenos nervového impulzu – ve skutečnosti zahrnuje velké množství chemických kroků, při nichž se jedna nebo více chemických sloučenin (substrátů) přeměňuje na látky nazývané produkty; produkt jednoho kroku metabolické dráhy slouží jako substrát pro následující krok dráhy.

Úlohu enzymů v metabolických drahách lze znázornit schematicky. Chemická sloučenina představovaná A (viz schéma níže) se přeměňuje na produkt E v sérii enzymově katalyzovaných kroků, v nichž se postupně vytvářejí meziprodukty představované B, C a D. Tyto meziprodukty se přeměňují na produkt E, a to pomocí enzymů. Ty slouží jako substráty pro enzymy reprezentované čísly 2, 3 a 4. Sloučenina A může být také přeměněna další řadou kroků, z nichž některé jsou stejné jako kroky v cestě vzniku E, na produkty reprezentované G a H.

Písmena představují chemické sloučeniny; čísla představují enzymy, které katalyzují jednotlivé reakce. Relativní výšky představují termodynamickou energii sloučenin (např. sloučenina A je energeticky bohatší než B, B energeticky bohatší než C). Sloučeniny A, B atd. se v nepřítomnosti katalyzátoru mění velmi pomalu, ale v přítomnosti katalyzátorů 1, 2, 3 atd. se mění rychle.

Regulační úlohu enzymů v metabolických drahách lze objasnit pomocí jednoduché analogie: analogie mezi sloučeninami, které jsou v diagramu znázorněny písmeny, a řadou spojených vodních nádrží na svahu. Podobně jsou enzymy reprezentované číslicemi analogické ventilům systému nádrží. Ventily řídí tok vody v zásobníku; to znamená, že pokud jsou otevřeny pouze ventily 1, 2, 3 a 4, voda v A proudí pouze do E, ale pokud jsou otevřeny ventily 1, 2, 5 a 6, voda v A proudí do G. Podobným způsobem, pokud jsou enzymy 1, 2, 3 a 4 v metabolické dráze aktivní, vzniká produkt E, a pokud jsou aktivní enzymy 1, 2, 5 a 6, vzniká produkt G. V případě, že jsou enzymy 1, 2, 3 a 4 v metabolické dráze aktivní, vzniká produkt E. V případě, že jsou enzymy 1, 2, 5 a 6 aktivní, vzniká produkt G. Aktivita nebo neaktivita enzymů v metabolické dráze tedy určuje osud sloučeniny A, tj. buď zůstane nezměněna, nebo se přemění na jeden nebo více produktů. Kromě toho, pokud produkty vznikají, aktivita enzymů 3 a 4 ve vztahu k aktivitě enzymů 5 a 6 určuje množství vznikajícího produktu E ve srovnání s produktem G.

Jak tok vody, tak aktivita enzymů se řídí termodynamickými zákony; proto voda v zásobníku F nemůže volně proudit do H otevřením ventilu 7, protože voda nemůže proudit do kopce. Jsou-li však ventily 1, 2, 5 a 7 otevřené, voda z F do H teče, protože energie, která se zachovává při proudění vody z kopce ventily 1, 2 a 5, je dostatečná k tomu, aby ji ventilem 7 vytlačila nahoru. Podobným způsobem nemohou enzymy v metabolické dráze přeměnit sloučeninu F přímo na H, pokud není k dispozici energie; enzymy jsou schopny využít energii z energeticky úsporných reakcí, aby mohly katalyzovat reakce, které energii vyžadují. Během enzymově katalyzované oxidace sacharidů na oxid uhličitý a vodu se energie uchovává ve formě energeticky bohaté sloučeniny, adenosintrifosfátu (ATP). Energie obsažená v ATP je využita během energeticky náročného procesu, jako je enzymaticky katalyzovaná kontrakce svalu.

Protože se potřeby buněk a organismů liší, musí být regulována nejen aktivita, ale také syntéza enzymů; např. enzymy zodpovědné za svalovou aktivitu ve svalu nohy musí být aktivovány a inhibovány ve vhodných časech. Některé buňky určité enzymy nepotřebují; např. jaterní buňka nepotřebuje svalový enzym. Bakterie nepotřebuje enzymy k metabolismu látek, které nejsou přítomny v jejím růstovém médiu. Některé enzymy se tedy v určitých buňkách netvoří, jiné jsou syntetizovány pouze v případě potřeby a další se vyskytují ve všech buňkách. Tvorba a aktivita enzymů jsou regulovány nejen genetickými mechanismy, ale také organickými sekrety (hormony) z endokrinních žláz a nervovými impulsy. Důležitou roli hrají také malé molekuly (viz níže Flexibilita enzymů a alosterické řízení).

Pokud je enzym v nějakém ohledu defektní, může dojít k onemocnění. Enzymy znázorněné čísly 1 až 4 ve schématu musí fungovat během přeměny výchozí látky A na produkt E. Pokud je jeden krok zablokován, protože enzym není schopen fungovat, produkt E nemusí vzniknout; pokud je E nezbytný pro nějakou životně důležitou funkci, vzniká onemocnění. Mnoho dědičných onemocnění a stavů člověka je důsledkem nedostatku některého enzymu. Některé z nich jsou uvedeny v tabulce. Například albinismus je důsledkem dědičného nedostatku schopnosti syntetizovat enzym tyrosinázu, který katalyzuje jeden krok v cestě, při níž se tvoří pigment pro barvu vlasů a očí.