Bio-epäorgaaninen kemia on epäorgaanisen kemian haara, jossa tutkitaan pääasiassa metalli-ionien vuorovaikutusta elävän kudoksen kanssa pääasiassa niiden suoran vaikutuksen kautta entsyymiaktiivisuuteen. On arvioitu, että kolmasosa ihmiskehon entsyymeistä ja proteiineista on riippuvainen metalli-ioneista toimiakseen kunnolla useilla keskeisillä tavoilla. Nämä biologiset alueet käyttävät proteiineja, joissa on metalli-ioneja, siirtämään energiaa elektronien kautta, kuljettamaan happea ja typpiaineenvaihduntaa. Hydrogenaasiin vaikuttavat myös kehon metalli-ionit, joka on mikro-organismipohjainen entsyymi, joka vastaa vedyn siirrosta, sekä alkyylitransferaasit, jotka ovat entsyymejä, jotka vastaavat alkyylikemiallisten ryhmien siirtymisestä molekyylien välillä. Tällaisissa prosesseissa on mukana yli tusina metallia, mukaan lukien sinkki, rauta ja mangaani, ja vitamiinipohjaisilla metallielementeillä, kuten kaliumilla ja kalsiumilla, on myös tärkeä rooli tällaisessa toiminnassa.
Jokainen metalli-ioniryhmä suorittaa tietyn joukon toimintoja bioepäorgaanisessa kemiassa. Sekä natrium että kalium toimivat elektronin varauksen kantajina ja ylläpitävät varaustasapainoa läpäisevien kalvojen yli. Magnesium, kalsium ja sinkki suorittavat rakenteellisia rooleja solutasolla, ja erityisesti magnesium ja sinkki voivat katalysoida hydrolyysiprosessia, jossa yhdisteet hajoavat vesiliuoksessa. Metalli-ionit, kuten molybdeeni, toimivat typen kiinnittäjänä, kun taas rauta ja kupari auttavat hapen kuljettamisessa. Vaikka nämä ovat kaikki tärkeitä toimintoja kehossa, bio-epäorgaanisen kemian periaatteet vaativat vain hivenaineita metalli-ioneista, kuten mangaani, litium ja molybdeeni, suorittaakseen tämän tyyppisiä toimintoja, ja niiden liiallinen määrä voi olla myrkyllistä ja jopa tappavaa.
Monissa tapauksissa eläinten biokemiaan liittyy yhteistoimintaa kehossa olevien bakteerien kanssa. Bioepäorgaaninen kemia perustuu tähän symbioottiseen suhteeseen esimerkiksi vanadiinin ja molybdeenin metalli-ionien kanssa, koska ne auttavat typpeä sitovia bakteereita toimimaan kehossa tai hydrogenaasipohjaisia organismeja, jotka kuljettavat vetyä. Vaikka monet näistä metalleista kulkeutuvat kehoon ruokavaliosta tai ovat läsnä bakteereissa, jotkut ovat myös metalloproteiinien komponentteina, jotka ovat proteiinimolekyylejä, joissa on luonnollisesti kiinnittyneet metalli-ionirakenteet.
Bio-epäorgaanisen kemian metalli-ionien luonnollisen fysiologisen aktiivisuuden lisäksi ne ovat myös lääketutkimuksen tutkimuskohteena. Metalli-ionien kiinnittäminen lääkkeisiin voi mahdollistaa niiden metaboloitumisen helpommin kehossa. Tämä metalli-ionien toimintojen monimuotoisuus johtaa useiden luonnontieteiden tutkimukseen, jotka työskentelevät epäorgaanisen kemian alalla ympäristökemiasta toksikologiaan ja erikoisaloihin, kuten entsymologiaan.