Sembra che la biotina, una volta entrata nel plasma, venga trasportata da diverse proteine: NIGA ed α e β-globuline. Non è chiaro se esiste anche una proteina di trasporto specifica.La biotina svolge il ruolo di cofattore di diverse carbossilasi ATP-dipendenti. Essa è legata al sito attivo dell'enzima tramite un legame peptidico che si forma tra il gruppo carbossilico dell'acido valerianico ed un gruppo aminico di un residuo di lisina. La reazione di carbossilazione, in cui interviene la biotina, prevede il trasferimento di una molecola di CO2 da un donatore ad un accettore, passando per un intermedio in cui la vitamina fissa la CO2 su uno degli atomi di azoto dell'anello imidazolico, formando così la carbossibiotina.La formazione della carbossibiotina avviene tramite l'ausilio di bicarbonato, ioni magnesio ed ATP. Infatti il bicarbonato lega su di sé la CO2 tramite una reazione richiedente energia, fornita dall'idrolisi di una molecola ATP. La molecola di carbonilfosfato creatasi cede poi CO2 alla biotina, idrolizzando il gruppo fosfato.La biotina viene utilizzata, nell'uomo, da quattro carbossilasi: