Η μεθυλίωση προκαλεί δύο σημαντικές μεταβολές στο μόριο του DNA: την αλλοίωση της διαμόρφωσης του και την διαφοροποίηση της δραστικότητας του. Η μεθυλίωση εισάγει τοπικές μεταβολές στην δομή του DNA προκαλώντας αντίστοιχα αποκλίσεις από τη διπλή έλικα κατά Watson-Crick (σε συνθετικά ολιγονουκλεοτίδια οι μεταβολές που εισάγονται είναι μεταβάσεις του τύπου B->Z. Αυτό σημαίνει ότι παράλληλα μεταβάλλονται επίσης τοπικά, αρκετές ιδιότητες του DNA ως συνέπεια της μεθυλίωσης. Συγκεκριμένα, διαφοροποιείται η αναγνώριση της έλικας από ειδικές πρωτεΐνες (πρωτεΐνες δέσμευσης μεθυλομάδων - methyl-binding proteins). Επίσης επάγεται η δημιουργία τριπλών αλυσίδων οι οποίες μπορούν να διαφοροποιήσουν τη μεταγραφική του δραστηριότητα. Τέλος, η μεθυλίωση και οι μεταβολές στη διαμόρφωση οδηγούν σε μεταβολές στη δραστικότητα και τη χημική συμπεριφορά του ζεύγους G:C. Ως αποτέλεσμα στα μεθυλιωμένα ζεύγη G:C αυξάνονται οι μεταβάσεις του τύπου C>T και ο σχηματισμός άλλων παραγώγων και συμπλόκων.