Jak w przypadku innych oksydoreduktaz zawierających molibden, atom tlenu włączany do substratu przez oksydazę ksantynową pochodzi raczej z wody niż z cząsteczki tlenu.
Znaczenie kliniczne Oksydaza ksantynowa jest enzymem wytwarzającym nadtlenki. Stwierdzono wzrost jej aktywności w surowicy krwi oraz w płucach podczas infekcji wirusem grypy typu A, co prowadzi do szkodliwego wzrostu stężenia nadtlenków.
Podczas ciężkiego uszkodzenia wątroby dochodzi do uwolnienia oksydazy ksantynowej do krwiobiegu, w związku z tym badanie oznaczające stężenie oksydazy ksantynowej może pozwolić na ocenę stanu wątroby.
W związku z tym, że oksydaza ksantynowa należy do enzymów szlaku metabolicznego, w wyniku działania którego wytwarzany jest kwas moczowy, jej inhibitor, allopurynol, jest lekiem stosowanym w leczeniu dny moczanowej - schorzenia w któremu towarzyszy hiperurykemia. Ponieważ oksydaza ksantynowa jest zaangażowana również w metabolizm 6-merkaptopuryny, należy zachować szczególną ostrożność przy jednoczesnym stosowaniu allopurynolu oraz 6-merkaptopuryny (lub jej proleku, azatiopryny).