A flavin monooxigenázok (FMO) a sejtek endoplazmatikus retikulumához kötött, intracelluláris enzimek, melyek a NADPH felhasználásával képzett FADH2 segítségével kételektronos oxidációt végeznek a nagyméretű, polarizálható nukleofil csoportokat (pl. primer, szekunder és tercier aminok, iminek, hidrazinok, hidroxilaminok, tiolok, szulfidok, szelenolok) tartalmazó szubsztrátokon. A nitrogén és kén heteroatomokon a CYP enzimekhez hasonlóan N-oxid, illetve S-oxid metabolitokat állítanak elő, de az FMO szekunder és tercier aminokon is képes N-oxidot képezni (pl. a nikotin pirrolidin nitrogénjén), és oxidálja a háromértékű foszforvegyületeket is. Hat FMO izoenzim ismert, amelyekből felnőtt emberben az FMO3 a fő izoenzim a májban és az FMO1 a vesében. Endogén szubsztrátja a trietilamin. (Az FMO-hiányos emberek vizelete a változatlan formában ürülő trietilamin miatt halszagú.) Az FMO szerepet játszik az amfetamin és metamfetamin (N-hidroxilálás), klozapin, tamoxifen, imipramin (N-oxidáció), metimazol, cimetidin (S-oxidáció) metabolizmusában. Az FMO nem indukálható, de jelentős mértékben fajspecifikus, ezért az állatkísérletes eredmények emberre történő extrapolálása előtt fontos tisztázni, hogy a megfigyelt oxidatív metabolizmust FMO katalizálta-e.