Nogle enzymer hjælper med at nedbryde store næringsstofmolekyler, såsom proteiner, fedtstoffer og kulhydrater, til mindre molekyler. Denne proces sker under fordøjelsen af fødevarerne i dyrs mave og tarme. Andre enzymer leder de mindre, nedbrudte molekyler gennem tarmvæggen ud i blodbanen. Endnu andre enzymer fremmer dannelsen af store, komplekse molekyler ud fra de små, enkle molekyler for at fremstille cellebestanddele. Enzymer er også ansvarlige for talrige andre funktioner, som omfatter lagring og frigivelse af energi, reproduktionsforløb, respirationsprocesser og synet. De er uundværlige for livet.

Hvert enzym er kun i stand til at fremme én type kemisk reaktion. De forbindelser, som enzymet virker på, kaldes substrater. Enzymer arbejder i tæt organiserede metaboliske systemer, der kaldes veje. Et tilsyneladende simpelt biologisk fænomen – f.eks. sammentrækning af en muskel eller overførsel af en nerveimpuls – omfatter i virkeligheden et stort antal kemiske trin, hvor en eller flere kemiske forbindelser (substrater) omdannes til stoffer, der kaldes produkter; produktet fra et trin i en metabolisk vej tjener som substrat for det efterfølgende trin i vejen.

Enzymernes rolle i metaboliske veje kan illustreres diagrammatisk. Den kemiske forbindelse, der er repræsenteret ved A (se diagrammet nedenfor), omdannes til produktet E i en række enzymkatalyserede trin, hvor der efter hinanden dannes mellemliggende forbindelser, der er repræsenteret ved B, C og D. De fungerer som substrater for de enzymer, der er repræsenteret ved 2, 3 og 4. Forbindelse A kan også omdannes i en anden række trin, hvoraf nogle er de samme som dem i vejen til dannelse af E, til produkter repræsenteret ved G og H.

Bogstaverne repræsenterer kemiske forbindelser; tallene repræsenterer enzymer, der katalyserer de enkelte reaktioner. De relative højder repræsenterer forbindelsernes termodynamiske energi (f.eks. er forbindelse A mere energirig end B, B mere energirig end C). Forbindelser A, B osv. ændrer sig meget langsomt i fravær af en katalysator, men gør det hurtigt i tilstedeværelse af katalysatorerne 1, 2, 3 osv.

Enzymernes regulerende rolle i metaboliske veje kan tydeliggøres ved hjælp af en simpel analogi: den mellem forbindelserne, repræsenteret ved bogstaver i diagrammet, og en række forbundne vandreservoirer på en skråning. På samme måde er enzymerne, der er repræsenteret ved tallene, analoge med ventilerne i reservoirsystemet. Ventilerne styrer vandstrømmen i reservoiret; dvs. hvis kun ventilerne 1, 2, 3 og 4 er åbne, strømmer vandet i A kun til E, men hvis ventilerne 1, 2, 5 og 6 er åbne, strømmer vandet i A til G. På samme måde dannes der produkt E, hvis enzymerne 1, 2, 3 og 4 i stofskiftevejen er aktive, og produkt G, hvis enzymerne 1, 2, 5 og 6 er aktive. Aktiviteten eller den manglende aktivitet af enzymerne i stofskiftevejen bestemmer derfor, hvad der sker med forbindelse A, dvs. at den enten forbliver uændret eller omdannes til et eller flere produkter. Hvis der dannes produkter, er det desuden enzymerne 3 og 4’s aktivitet i forhold til enzymerne 5 og 6’s aktivitet, der bestemmer mængden af produkt E, der dannes i forhold til produkt G.

Både vandstrømmen og enzymernes aktivitet adlyder termodynamikkens love; derfor kan vandet i reservoir F ikke strømme frit til H ved at åbne ventil 7, fordi vand ikke kan strømme op ad bakke. Hvis ventilerne 1, 2, 5 og 7 derimod er åbne, strømmer vandet fra F til H, fordi den energi, der er bevaret under vandets nedadgående strømning gennem ventilerne 1, 2 og 5, er tilstrækkelig til at tvinge vandet op gennem ventil 7. På samme måde kan enzymer i stofskiftevejen ikke omdanne forbindelse F direkte til H, medmindre der er energi til rådighed; enzymer er i stand til at udnytte energi fra energibesparende reaktioner for at katalysere reaktioner, der kræver energi. Under den enzymkatalyserede oxidation af kulhydrater til kuldioxid og vand bevares energi i form af en energirig forbindelse, adenosintrifosfat (ATP), som er en energirig forbindelse. Energien i ATP udnyttes under en energiforbrugende proces som f.eks. den enzymkatalyserede sammentrækning af muskler.

Da cellernes og organismernes behov varierer, skal ikke kun enzymernes aktivitet, men også deres syntese reguleres; f.eks. skal de enzymer, der er ansvarlige for muskelaktiviteten i en benmuskel, aktiveres og hæmmes på passende tidspunkter. Nogle celler har ikke brug for visse enzymer; en levercelle har f.eks. ikke brug for et muskelenzym. En bakterie har ikke brug for enzymer til at omsætte stoffer, der ikke er til stede i dens vækstmedium. Nogle enzymer dannes derfor ikke i visse celler, andre syntetiseres kun, når de er nødvendige, og andre findes i alle celler. Dannelsen og aktiviteten af enzymer reguleres ikke kun af genetiske mekanismer, men også af organiske sekretioner (hormoner) fra endokrine kirtler og af nerveimpulser. Små molekyler spiller også en vigtig rolle (se nedenfor Enzymfleksibilitet og allosterisk kontrol).

Hvis et enzym er defekt i en eller anden henseende, kan der opstå sygdom. De enzymer, der er repræsenteret ved tallene 1 til 4 i diagrammet, skal fungere under omdannelsen af udgangsstoffet A til produktet E. Hvis et trin er blokeret, fordi et enzym ikke kan fungere, dannes produktet E måske ikke; hvis E er nødvendigt for en eller anden livsvigtig funktion, opstår der sygdom. Mange arvelige sygdomme og lidelser hos mennesker skyldes mangel på et enzym. Nogle af disse er anført i tabellen. Albinisme skyldes f.eks. en arvelig mangel på evnen til at syntetisere enzymet tyrosinase, som katalyserer et trin i den vej, hvorved pigmentet til hår- og øjenfarve dannes.