維生素B12也稱為鈷胺素，由於礦物質鈷元素呈現紅色，所以又稱為「紅色維生素」，是少數有顏色的維生素，也是唯一含金屬元素的維生素。自然界中的維生素B12都是經由微生物合成的，動物或植物都無法直接主動製造維生素B12，所以維生素B12也是人體所需的一種必須維生素。
維生素B12是維生素B群之一，屬於水溶性維生素，但卻能貯藏於肝臟，人體維生素B12的需要量很少，只要飲食正常，一般是不會缺乏的。維生素B12是唯一的一種需要腸道分泌物（內源因數）幫助才能被吸收的維生素，有些人由於腸胃異常，缺少這種內源因數，即使膳食中來源充足也會有罹患惡性貧血的可能，這是因為植物性食物中基本上沒有維生素B12，加上它需要在腸道內停留時間長，大約需要三小時才能被吸收(其他水溶性維生素則只需要幾秒鐘)。
自然界中的維生素B12主要是通過草食動物的瘤胃和結腸中的細菌所合成的，因此，膳食來源主要是動物性食品，例如動物肝臟、腰子、牛肉、豬肉、雞肉、魚類、蛤類、雞蛋、牛奶、乳酪、乳製品等都是維生素B12的豐富來源；豆製品經發酵也會產生部分維生素B12，例如豆腐乳；人體腸道細菌也可以合成一部分。
維生素B12的主要生理功能是參與製造骨髓紅細胞，防止惡性貧血，防止大腦神經受到破壞，另外對於神經組織、蛋白質、脂肪和碳水化合物的新陳代謝也非常重要，它不但能夠幫助人體內鐵質的有效運作，同時協助葉酸合成，並且促進正常成長與發育，以及治療神經損傷。 維他命B12對提高記憶力和集中注意力的功效非常明顯。
由於維生素B12廣泛存在於肉類中，植物中的大豆及一些草藥也有，加上人體腸道細菌可以合成，故一般情況下並不缺乏，但嚴格的純素食者，或有消化道疾病、胃臟局部摘除者則容易出現缺乏症狀。
整體而言，維生素B12缺乏可能導致：
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