酮體生成的部位是在肝細胞線粒體內。脂肪酸β-氧化生成的乙酰CoA是合成酮體的原料。其合成過程分三步進行。
1．兩分子乙酰CoA在硫解酶（thiolase）催化下縮合成1分子乙酰乙酰CoA。
2．乙酰乙酰CoA再與1分子乙酰CoA縮合成β-羥-β-甲基戊二酸單酰CoA（HMG-CoA），催化這一反應的酶為HMG-CoA合成酶，是酮體合成的限速酶。
3．HMG-CoA經裂解酶催化分解成乙酰乙酸和乙酰CoA。乙酰乙酸加氫還原成β-羥丁酸，少量乙酰乙酸自發脫羧生成丙酮。酮體總量中約70%為β-羥丁酸，30%為乙酰乙酸，丙酮只占少量，丙酮可通過腎和肺排出。