Chemisch betrachtet ist Cobalamin ein besonderes Molekül, das ein Cobalt-Atom enthält. B12 ist die Sammelbezeichnung für alle Cobalamine, die eine biologische Wirkung beim Menschen haben.
Obwohl in allen Menschen und Tieren Cobalamine vorkommen, können sie es nicht selbst produzieren. Diese Aufgabe kann ausschließlich nur von Mikroorganismen erfüllt werden. So wird auch in unserem Dickdarm genügend B12 durch Bakterien produziert, die Resorption findet jedoch im Dünndarm statt. Somit wird das Vitamin ungenutzt wieder ausgeschieden.
Alle Cobalamine haben dieselbe Grundstruktur. Sie besitzen alle ein Cobaltatom, umringt von fünf Stickstoffatomen und einem sechsten Atom, das nur lose an den zentralen Cobaltkomplex gebunden ist und daher ausgetauscht werden kann.