膽汁酸通過調節7α羥化酶的活性調節膽汁酸合成的速率。用膽汁酸喂養大鼠，其7α羥化酶的活性和膽汁酸的合成顯著降低,表明膽汁酸通過抑制7α羥化酶的活性直接或間接抑制膽汁酸的合成。另一項研究發現，糖尿病大鼠的膽汁酸池增大，而胰島素治療能夠降低膽汁酸池的大小、抑制7α羥化酶和固醇12α羥化酶的活性，并改變膽汁酸的組成。
肝腸循環也是調節膽汁酸合成的重要途徑，膽汁酸在肝臟合成后經膽鹽輸出泵進入膽囊，進食后分泌人腸道，膽汁酸分泌到腸道后在回腸末端通過主動轉運和被動擴散的方式被吸收，導致體內大量膽汁酸蓄積，形成膽汁酸池。膽汁酸在肝臟和小腸之間循環，平均每日循環6~8次，每次循環中大約95%的膽汁酸被重吸收，只有大約5%的膽汁酸隨糞便排出體外，丟失的膽汁酸通過膽汁酸的合成補充。
膽汁酸作為FXR的配體與FXR相互作用，因此，共合成也受FXR的調節。FXR作為細胞核受體家族的一員發揮著調節轉錄因子的作用。FXR在肝臟、小腸、腎臟以及腎上腺高表達，不同的膽汁酸對FXR的激活作用不同，其中CDCA是最有效的FXR膽汁酸配體。在膽汁酸合成的最初階段，FXR通過參與誘導小異源二聚體配體，抑制膽汁酸合成的負反饋回路。小異源二聚體配體通過與肝臟受體類似物1相互作用形成異二聚體，從而抑制7α羥化酶，繼而抑制膽汁酸合成。進一步研究發現，FXR通過誘導小鼠成纖維細胞生長因子15-Jun氨基端激酶的級聯反應(或人成纖維生長因子19-JNK的級聯反應)下調7α羥化酶，從而調節膽汁酸的合成。因此，FXR對膽汁酸合成的調節作用可能是間接的。TGR5表達的范圍很廣泛,其在膽囊、回腸、結腸、棕脂肪以及白脂肪中高表達，也在人的非實質細胞和嚙齒類動物的肝臟表達。一些膽汁酸可以激活TGR5，如牛磺石膽酸和牛磺膽酸，所以其也被稱為膽汁酸受體。之前有研究發現,與野生型小鼠相比，TGR5敲除的小鼠總膽汁酸水平明顯下降，膽汁酸池縮小；靜脈注射或口服TGR5激動劑6α乙基23(S)甲基膽酸(INT777)會使嚙齒類動物的膽汁酸含量增加。與正常小鼠相比，TGR5敲除小鼠膽囊容量也明顯減少，且兩者之間的這種差異在喂以膽汁酸后變得更加明顯。這些證據均直接或間接地反映了TGR5在膽汁酸代謝中的重要作用。