维生素B₁₂在DNA的合成当中发挥重要作用，维生素B₁₂的缺乏可以损害DNA的合成，进而使细胞周期停滞在DNA合成期，导致DNA的复制错误和(或)发生凋亡。

维生素B₁₂在DNA合成当中，主要是5-甲基四氢叶酸再循环成四氢叶酸反应当中充当辅因子。另外，维生素B₁₂缺乏还可能导致甲硫氨酸的缺乏。甲硫氨酸用于生成S腺苷甲硫氨酸，是用作一碳的供体，一碳代谢参与DNA的基本组成单位合成所需的几种反应，如嘌呤、嘧啶。

重复的、缺陷的DNA修复周期可以导致DNA链的断裂和DNA的片段化，使骨髓巨幼红细胞性改变，发生细胞凋亡，导致无效红细胞生成造血前体细胞，是人体内分裂最快的红细胞之一。

维生素B₁₂缺乏所致的异常的DNA合成，使得骨髓当中的任何有核前体细胞，都有可能会看到这种巨幼细胞性的改变，还可见骨髓当中正在发育的一个前戏的红细胞，也会发生无效的红细胞生成，这样到外周血当中就表现为贫血。