Para muchos, esto ocurre principalmente en forma de arsenobetaína, mientras que el óxido de trimetilarsina se presenta sólo en pequeñas cantidades.[2][3] La arsenobetaína también se descompone parcialmente en TMAO por microorganismos marinos en los sedimentos.[4] Se cree que el TMAO se encuentra a menudo en pequeñas cantidades en los sistemas biológicos en comparación con otros compuestos de arsénico porque varios microorganismos (incluidos Escherichia coli, Bacillus subtilis y Staphylococcus aureus) lo reducen rápidamente a trimetilarsina.[5] El óxido de trimetilarsina es un intermediario metabólico en la conversión de compuestos de arsénico como el arseniato en trimetilarsina en hongos y mamíferos (ratas, ratones y hámsteres).[5][6] Los organismos terrestres generalmente contienen significativamente menos arsénico que los organismos marinos, aunque algunas especies de hongos del género de las trufas (Elaphomyces), presentan grandes cantidades de arsénico, del cual hasta un 28% está presente como TMAO.