单加氧酶（英语：Monooxygenase），也称为单氧化酶、羟化酶、羟氧酶、混合功能氧化酶（mixed functional oxidase），是一类催化有机化合物分子直接加氧的酶。在多种代谢途径中，单加氧酶催化一分子氧（O2）中的一个氧原子与底物结合，形成一个羟基（发生羟化）的产物；同时，另一个氧原子被还原形成一分子水。这一过程伴随着NADH或NADPH的氧化。

单加氧酶在催化过程中，一个氧原子生成底物，另一个氧原子被还原成水。酶反应需要还原型辅因子，如FAD、NADP、维生素c、铜和铁及细胞色素C，所需辅因子随各种单加氧酶而异。单加氧酶参与体内不少重要物质的形成，与药物和毒物的代谢关系密切。辅酶或结合物有黄素辅酶、细胞内定位在微粒体。在催化反应中，NADH或NADPH作为还原剂，参与氧分子的还原过程，其中一个氧原子被还原为水，另一个氧原子则被插入底物分子中，通常形成羟基化的产物。这种催化作用对于生物体内的许多代谢途径至关重要，包括药物代谢、激素合成和外源化合物的降解。