Metylacja DNA Cytozyny w DNA mogą ulegać kowalencyjnej metylacji. Reakcję tę katalizują metylotransferazy DNA (DNMT). Wysoki poziom powstałej w ten sposób 5-metylocytozyny jest charakterystyczny dla nieaktywnej chromatyny. Metylację cytozyny w DNA obserwuje się u bakterii, roślin, zwierząt, w tym ssaków, ale rzadko lub wcale u drożdży, nicieni, Drosophila melanogaster. U kręgowców ok. 10% wszystkich cytozyn w genomie jest metylowanych, a u roślin do 30%. W przypadku zwierząt, metylacji ulegają jednak tylko cytozyny, które wchodzą w skład niektórych sekwencji 5’–CG–3’ określanych często jako CpG (gdzie p oznacza grupę fosforanową); w przypadku roślin są to sekwencje 5’–CNG–3’ (gdzie N oznacza dowolną zasadę azotową).
Istnieją dwie rodzaje metylacji – zachowawcza i . Metylacja zachowawcza odpowiada za metylacje nowo zsyntetyzowanej nici DNA po replikacji w miejscach komplementarnych do miejsc metylowanych w nici rodzicielskiej. Dzięki temu wzór metylacji może być dziedziczony po podziale komórki. Drugi rodzaj to metylacja , która polega na przyłączaniu grup metylowych w całkowicie nowych miejscach, przez co zmianie ulega wzór metylacji.