神经递质5-羟色胺的过程中重要的酶。色氨酸羟化酶可催化如下酶促反应：以上反应还需要亚铁离子作为辅酶。
功能.色氨酸羟化酶可以使色氨酸的C羟基化，使色氨酸转化为5-羟色氨酸（5-HTP）。这一催化氧化反应是神经递质5-羟色胺生物合成过程中的启示步及限速步。色氨酸羟化酶也是褪黑素生物合成过程中需要用到的第一种酶。 色氨酸羟化酶（TPH）与酪氨酸羟化酶（TH）、苯丙氨酸羟化酶（PAH）等皆为芳香族氨基酸羟化酶超家族（superfamily）的成员，负责催化重要代谢途径中的关键步骤