丙酮酸去氫酶復合物會受到三種方式調控，第一種稱為產物抑制，也就是復合物所催化生成的產物乙酰輔酶A與NADH，能夠抑制復合物的作用能力。其中乙酰輔酶A抑制的對象是E2，NADH則是抑制E3。除此之外，這兩種抑制物氧化之后生成的輔酶A與NAD+，則能夠促進復合物的作用。第二種調控方式是由核苷酸來執行，例如GTP有抑制作用，AMP則有促進作用。
第三種稱為共價修飾作用，當E1中的絲氨酸殘基被ATP磷酸酯化之后，復合物會失去活性；反之如果磷酸酯化產生的磷酸酯基被水解掉，則復合物會再度活化。另外磷酸酯化作用本身又受到丙酮酸的抑制；并且當ATP/ADP、乙酰輔酶A/輔酶A，以及NADH/NAD+的比值高時，將有促進磷酸酯化的效果。