维生素B12的缺乏几乎都与胃肠道功能紊乱有关，因食物中缺乏维生素B12而发生者罕见，但在长期素食者中偶尔亦可发生。肠道功能紊乱引起维生素B12缺乏的机理可分为：①缺乏内因子，例如恶性贫血、胃切除术后（全胃切除5－6年后发生巨幼贫，胃次全切除1％典型巨幼贫，5％中间型巨幼贫）；②肠吸收不足，例如广泛回肠切除术后、节段性小肠炎、乳糜泻、热带口炎性腹泻等；③寄生虫或细菌争用维生素B12，例如短二叶裂头绦虫病、外科手术后的盲袢综合征等。恶性贫血多见于北欧民族，绦虫病所致的巨幼细胞性贫血过去多见于芬兰，而这两种原因引起的贫血在我国均极少见。

　　胸腺嘧啶，这一环节中所需的甲基由亚甲基四氢叶酸提供。因此，任何原因引起的叶酸缺乏都能影响上述生化过程，结果影响DNA的合成，从甲基四氢叶酸转变成四氢叶酸时，维生素B12在这一生化过程中起催化作用，使甲基四氧叶酸去甲基，不断转化为四氢叶酸，从而促进DNA的合成。因此，维生素B12缺乏时，从甲基四氢叶酸转变成四氢叶酸及亚甲基四氢叶酸的量减少，所以维生素B12缺乏所造成的结果与叶酸缺乏的结果相同，同样会引起DNA合成障碍。如果DNA合成受阻滞，迅速分裂的胃肠道上皮，造血细胞、表皮，睾丸的生发上皮，均会发生巨幼变，当人体内维生素B12及叶酸缺乏时则DNA合成阻滞，使红细胞发育周期中DNA合成期延长，每个细胞DNA含量正常或稍增加，幼红细胞分裂迟缓，而胞浆内RNA含量增加很多，后者的合成迅速超过前者，血红蛋白合成不受阻滞。故出现核浆发育不平衡之巨幼红细胞特征，这种细胞大部分在骨髓内未及成熟即被破坏一红细胞无效生成。DNA的代谢阻滞对骨髓粒细胞、巨核细胞的成熟亦起不良影响，无效粒细胞和血小板生成，故常见白细胞和血小板减少（出现巨型晚幼粒、巨杆核、巨核细胞分叶过多）；其它迅速增殖的细胞，如口腔、胃、小肠和子宫颈的上皮细胞、表现胞体增大。核不成熟及产生消化道症状，此外，维生素B12能促进甲基丙二酰辅酶A（methylmalonyl COA）转变成琥珀酰辅酶A（succinyl COA）。如果维生素B12缺乏，此反应不能进行，大量的丙酰基COA（propiony COA）堆积（propionyl COA→methylmalony COA→succinyl COA），影响脂肪酸的正常合成，单链脂肪酸结合进脂膜，影响神经鞘膜的功能，这是维生素B12缺乏时发生神经系统症状的原因。