메틸기전이효소(영어: methyltransferase) 또는 메틸트랜스퍼레이스는 기질을 메틸화하는 반응을 촉매하는 효소이며, 구조적 특징에 따라 여러 하위 부류로 나눌 수 있는 효소들의 큰 그룹이다. 메틸화효소(영어: methylase) 또는 메틸레이스라고도 한다. 가장 일반적인 메틸기전이효소의 부류는 클래스 I이며, 클래스 I은 S-아데노실메티오닌(SAM)에 결합하기 위한 로스만 접힘을 포함하고 있다. 클래스 II 메틸기전이효소는 SET 도메인을 포함하며, 예로는 히스톤 메틸기전이효소의 SET 도메인이 있다. 클래스 III 메틸기전이효소는 막에 결합되어 있다.[1] 메틸기전이효소는 또한 메틸기 전이 반응에서 다른 기질들을 사용하는 다른 유형으로 구분될 수 있다.