Als β-Oxidation bezeichnet man den Abbaumechanismus der Fettsäuren, obwohl es streng genommen nur den ersten Reaktionsschritt meint.
Der Abbau der Fettsäuren erfolgt, wie auch der Aufbau, schrittweise. Zuerst wird die Fettsäure zur Aktivierung an das Coenzym A gebunden.
Anschließend wird das β-Kohlenstoffatom, also das von der Carboxylgruppe gesehen übernächste, in zwei Schritten zum Alkohol und weiter zum Keton oxidiert. Dabei fallen die reduzierten Verbindungen FADH2 bzw. NADH+H+ an, die der Atmungskette zugeführt werden. Unter Aufnahme eines Coenzym A spaltet sich Acetyl-CoA (aktivierte Essigsäure) ab, und eine um 2 Kohlenstoffatome verkürztes Fettsäuremolekül bleibt zurück.
Dieser Vorgang wiederholt sich bis zum vollständigen Abbau.
Das gebildete Acetyl-CoA kann zum weiteren Abbau in den Citrat-Zyklus einfließen oder zur Synthese von Ketokörpern dienen.