不饱和脂肪酸（unsaturated fatty acid）的氧化：人体内约有1/2以上的脂肪酸是不饱和脂肪酸，食物中也含有不饱和脂肪酸。这些不饱和脂肪酸的双键都是顺式的，它们活化后进入β-氧化时，生成3顺烯脂酰CoA，此时需要顺3反2异构酶催化使其生成2反烯脂酰CoA以便进一步反应。2反烯脂酰CoA加水后生成Dβ-羟脂酰CoA，需要β-羟脂酰CoA差向异构酶催化，使其由D构型转变成L构型，以便再进行脱氧反应（只有Lβ-羟脂酰CoA才能作为β-羟脂酰CoA脱氢酶的底物）。
不饱和脂肪酸完全氧化生成CO2和H2O时提供的ATP少于相同碳原子数的饱和脂肪酸。
