半胱氨酸依赖的磷酸酶通过形成磷酸－半胱氨酸中间体来催化磷酸酯键的断裂，具体过程如下（以磷酸化的酪氨酸去磷酸化过程为例，参见右图）[1]
首先，酶活性位点上的自由的半胱氨酸亲核基团进攻磷酸基团中的磷原子并成键；然后，连接磷酸基团与酪氨酸的P-O键接受位置合适的酸性氨基酸（如天冬氨酸）或水分子所提供的质子，发生质子化，从而形成磷酸－半胱氨酸中间体；这一中间体被另一个水分子所水解，酶的活性位点被释放，可以继续下一个去磷酸化反应。
金属磷酸酶的活性位点上结合了两个催化所必需的金属离子。而对于这两个金属离子的性质的研究结果并不一致，因此到目前为止还没有定论。现有的证据只能够表明，这两种金属可以是镁、锰、铁、锌的任意组合，并且两个金属离子之间通过一个氢氧根离子相连。目前认为这一氢氧根离子参与了对磷的亲核攻击。
根据所催化的底物特异性，磷酸酶可以被细分为如下五种。
类别 例子 底物
酪氨酸特异性磷酸酶 PTP1B 磷酸化酪氨酸
丝氨酸/苏氨酸特异性磷酸酶 PP2C 磷酸化丝氨酸/苏氨酸
双特异性磷酸酶 VHR 磷酸化酪氨酸/丝氨酸/苏氨酸
组氨酸磷酸酶 PHP 磷酸化组氨酸
脂类磷酸酶 PTEN 磷脂酰肌醇3，4，5-三磷酸（Phosphatidyl-Inositol-3,4,5-Triphosphate）
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