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La méthylation est l'addition d'un groupe méthyle, le phénomène inverse étant la déméthylation. Dans la nature, en conditions anoxiques, des métaux peuvent être méthylés, comme le mercure, généralement à l'interface entre la zone oxygénée et la zone privée d'oxygène, dans le sédiment ou dans la couche d'eau qui est en contact avec un sédiment fin et non oxygéné, ce qui confère de nouvelles propriétés toxicologiques et écotoxicologiques au mercure qui transformé en méthylmercure devient encore plus toxique, plus mobile et plus bioassimilable. Ceci se produit par exemple et notamment dans les marais, les sédiments de barrages, de réservoir, ou même de réservoirs de castors, les estuaires et les sédiments marins, avec parfois des effets saisonniers ou liés à l'âge du sédiment. Certains microbes méthylent ces métaux et d'autres les « déméthylent » ; ces deux processus peuvent modifier la toxicité des métaux présents dans un environnement. La méthylation de l'acide désoxyribonucléique (ADN) est un processus épigénétique dans lequel certaines bases nucléotidiques peuvent être modifiées par l'addition d'un groupe méthyle. Cette modification de l'ADN est effectuée par des enzymes particulières appelées « DNMT » pour « DNA methyltransferase ». Chez l'humain, il en existe quatre, DNMT1 qui est une méthyltransférase de maintien dont le rôle principal est de maintenir la méthylation sur les deux brins d'ADN lors de la réplication, DNMT2 dont le rôle est encore incertain, et DNMT3A et DNMT3B qui partagent une forte homologie et dont le rôle principal est d'ajouter de nouvelles marques de méthylation sur l'ADN (on parle de « de novo DNA methyltransferase »). Selon les espèces, plusieurs types de nucléotides méthylés peuvent être rencontrés, principalement les cytosines et les adénines. Chez les vertébrés, le mécanisme est une méthylation de la cytosine en 5-méthylcytosine dans les séquences C-G de l'ADN. Chez d'autres espèces, les séquences de méthylation peuvent être différentes.