氧化三甲胺（化学式：(CH)NO），又称三甲胺氧化物，是三甲胺形成的"N"-氧化物。
性质.氧化三甲胺是一种无色针状晶体，一般以二水合物的形式出现。易吸湿。溶于水，不溶于乙醚。它是三甲胺的氧化产物。广泛存在于海产动物的体内，由于鳃的不透性和细尿管的再吸收而保存于体内，具有维持细胞-体液间和体液-外界间浸透浓度平衡的作用，成为海鱼体内缓冲体系的一部分。氧化三甲胺通过酶降解生成三甲胺和二甲胺，这些化合物产生腐鱼气味。在产生二甲胺的同时还会生成甲醛，甲醛具有使蛋白质发生交联的作用