是一类含钼（Mo）金属蛋白，需氧细菌利用它们在唿吸作用中氧化一氧化碳来获得能量。而在厌氧微生物，包括厌氧细菌和古菌中，其属于含镍（Ni）金属蛋白，在不同种属的微生物中发挥着不同的作用。特别在厌氧微生物固定一氧化碳和二氧化碳的Wood-Ljungdahl代谢途径中，一氧化碳脱氢酶可以与乙酰辅酶A合成酶（同为镍蛋白）结合形成双功能酶，共同发挥作用，将一氧化碳和二氧化碳转化为重要的代谢中间物乙酰辅酶A。由于一氧化碳脱氢酶能够高效地催化对动物和人体有很高毒性的一氧化碳氧化为二氧化碳，因此对于其催化机理的研究有助