Hydroksylaza fenyloalaninowa (4-monooksygenaza fenyloalaninowa, EC 1.14.16.1) – enzym z grupy hydroksylaz, katalizujący przekształcenie L-fenyloalaniny w L-tyrozynę.

Reakcja Hydroksylaza fenyloalaninowa katalizuje reakcję addycji grupy hydroksylowej do węgla w pozycji 4 (para) aromatycznego pierścienia fenyloalaniny. Pozostałymi substratami do tej reakcji są tlen i tetrahydrobiopteryna (BH4). Produktami są tyrozyna oraz hydroksytetrahydrobiopteryna (BH4 -4a-karbinoloamina). Do reakcji niezbędna jest obecność jonów żelaza jako kofaktora.

130px|L-fenyloalanina  +200px|Tetrahydrobiopteryna +    O2    15px 160px|L-tyrozyna  +190px|Hydroksytetrahydrobiopteryna (L-fenyloalanina + BH4 + O2 ⇌ L-tyrozyna + BH4-4a-karbinoloamina)

Powstająca BH4-4a-karbinoloamina (4a-hydroksytetrahydrobiopteryna) jest regenerowana do BH4 (tetrahydrobiopteryny) w wyniku działania kolejnych dwóch enzymów, dehydratazy 4a-hydroksytetrahydrobiopteryny (EC 4.2.1.96) i reduktazy dihydropterydyny (EC 1.5.1.34).

Struktura thumb|200px|Model przewidywanej struktury monomeru Hydroksylaza fenyloalaninowa jest homotetramerem, tzn. złożona jest z czterech identycznych podjednostek. Każda podjednostka złożona jest z kolei z trzech domen: regulatorowej, katalitycznej oraz odpowiedzialnej za tetrameryzację enzymu (formowanie tetrameru).