代謝（Metabolism）是指機體維持生命所必需的所有化學反應的總和。從具體層面來看，代謝包括多種類型，如能量代謝、氣體代謝、氨基酸代謝和糖代謝等。在毒理學中，代謝特指外源化學物在體內通過酶促反應和非酶反應進行的代謝轉化，也稱為生物轉化（biotransformation），分為第Ⅰ相反應和第Ⅱ相反應。

大多數外源化學物均需經歷這兩個階段的反應，但也有少數僅經過其中一個階段。第Ⅰ相反應通常使物質水溶性提高，便于隨尿液排出；而第Ⅱ相反應則進一步提升其水溶性，并可能增加分子量（如通過葡萄糖醛酸化或與谷胱甘肽結合）。當代謝產物的分子量超過325時，則更容易通過膽汁進入腸道。外源化學物經此過程，往往因結構改變而失活或活性降低，因此常被視為解毒作用。不過，有時也可能相反，增強其毒性，即致毒作用、活化作用或生物活化。

絕大多數毒物在體內的代謝并非單一反應，而是多個反應連續進行的結果。某些情況下，化學物質的活化可能源于某一次反應，也可能是整個代謝過程的結果；還可能出現先活化后解毒的情況。這類反應產物被稱為代謝產物（metabolite），一種化學物可以產生多種代謝產物，其中一些是具有不同活性的活性代謝產物。

能量代謝涉及的是在機體物質代謝過程中有關能量的產生與消耗。物質代謝是所有有生命的機體共有的最基本的生命活動特征，包括合成代謝和分解代謝兩個方面：一方面為同化作用，即生成和修補組織及貯存能源；另一方面為異化作用，即分解組織和消耗能源。合成代謝和分解代謝的總和構成了物質代謝。

在分解代謝過程中，大分子被分解成小分子，釋放出儲存在大分子中的化學能量；而在合成代謝中，則是將小分子轉化為大分子，這需要額外的能量輸入。分解代謝產生的多余能量除了用于合成代謝外，還會轉換為熱能、機械能等其他形式的能量。因此，物質代謝必然伴隨著能量的轉移，這一過程被稱為能量代謝。