Acidul metilmalonic este un intermediar în calea de degradare a aminoacizilor alifatici, cu catena ramificată: valina, izoleucina, treonina și metionina. Conversia metilmalonil CoA în succinil CoA necesită enzima metilmalonil CoA mutaza și are drept coenzimă 5-deoxiadenozilcobalamina, un derivat sintetizat în organizm din vitamina B12. Blocajul acestei căi este urmat de acumularea în organism de acid metilmalonic și alți compuși potențiali toxici. Acidul metilmalonic este un marker specific pentru un grup de tulburări ereditare de metabolism, cunoscute sub denumirea de acidemie metilmalonică, cu transmitere autosomal recesivă.