在ATP存在的条件下，催化脂肪酸的羧基与辅酶A的巯基连接而形成脂肪酰辅酶A，从而使脂肪酸活化进入β氧化途径的酶。此酶至少有三种：短链脂肪酸硫激酶(编号：EC 6.2.1.1)，激活乙酸、丙酸；中链脂肪酸硫激酶(编号：EC 6.2.1.2)，激活4～10个碳原子的脂肪酸；长链脂肪酸硫激酶(编号：EC 6.2.1.3)，激活12个碳原子以上的长链脂肪酸。