W wyniku utleniania aldehydu octowego w obecności katalazy i wodorowęglanu, oksydaza ksantynowa wytwarza anionorodnik węglanowy (CO3-•) będący silnym utleniaczem jednoelektronowym. Sugeruje się, że anionorodnik węglanowy jest wytwarzany w jednym z centrów redoks enzymu przy udziale nadtlenowęglanu.
Struktura Jest to duże białko o masie cząsteczkowej 270 kDa zawierające dwie grupy flawinowe (związane jako FAD), 2 atomy molibdenu i 8 atomów żelaza w jednostce enzymatycznej. Atomy molibdenu są zawarte w kofaktorach - molibdenopterynach, które stanowią centrum aktywne enzymu. Atomy żelaza są częścią centrum żelazowo-siarkowego ferrodoksyny [2Fe-2S] i biorą udział w reakcjach przeniesienia elektronów.
Mechanizm katalityczny Miejsce aktywne oksydazy ksantynowej jest zbudowane z molibdenopteryny (zawierającej atom molibdenu); jest regulowane przez terminalny atom tlenu, atomy siarki oraz terminalny jon wodorotlenowy. W reakcji wytworzenia kwasu moczowego z ksantyny atom tlenu jest przenoszony z molibdenu na ksantynę (w reakcji tej biorą udział kofaktory). Przekształcenie do formy wyjściowej centrum aktywnego molibdenopteryny wymaga udziału wody.