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。与酪氨酸羟化酶、苯丙氨酸羟化酶类似，色氨酸羟化酶也以(6"R")--赤型-5,6,7,8-四氢生物蝶呤（BH）及双氧（O）作为氧化还原的底物。人类的色氨酸羟化酶若受到某些物质（如对氯苯丙氨酸）的抑制，可能会引发抑郁症。色氨酸羟化酶的酶活性（即色氨酸羟化酶将-色氨酸转化为5-羟色胺前体-5-羟色氨酸的反应速率）可以在被蛋白激酶A等激酶催化磷酸化