dTMP是由dUMP经甲基化生成的。反应由胸苷酸合酶催化，

N5,N10-甲烯四氢叶酸作为甲基供体。N5,N10-甲烯四氢叶酸提供甲基后生成的二氢叶酸又可以在二氢叶酸还原酶的作用下，重新生成四氢叶酸。