TGF-β信号通路参与许多细胞过程，因此受到频繁的调控。TGF-β信号通路有多种正反馈和负反馈调节机制，如配体和R-SMAD的激动剂，诱饵受体，R-SMAD和受体被泛素化等。

配体激动剂/拮抗剂

脊索蛋白和头蛋白都是骨形成蛋白（BMP）的拮抗剂。它们与BMP结合，阻碍其与受体的结合。有研究显示，脊索蛋白和头蛋白使中胚层形成背部组织/器官，二者都在非洲爪蟾的背唇中被发现，另外还将特定的上皮组织转化为神经组织。头蛋白在软骨形成和骨骼形成中起关键作用。

DAN家族的蛋白也与TGF-β家族成员拮抗。这些蛋白包括Cerberus，DAN以及Gremlin。这些蛋白包含可以形成二硫键的九个保守半胱氨酸。一般认为DAN与GDF5，GDF6及GDF7拮抗。

卵泡抑素与激活素结合并抑制激活素，它直接影响促卵泡激素的分泌。卵泡抑素也与前列腺癌密切相关，其基因的突变可能阻碍它对激活素的作用，而这种作用具有抗增殖的性质。

Lefty蛋白是TGF-β的一种调控因子，它参与了胚胎形成中的轴形成。它也是TGF超家族的成员。在鼠类胚胎中，这种蛋白在左侧不对称地表达，因而与左右分化相关。Lefty通过抑制R-SMAD的磷酸化产生作用，这样的过程通过一种持续性活化的TGF-βI型受体及Lefty活化的下游过程实现。

也有研究发现基于药物的拮抗剂，例如SB431542，它选择性地抑制ALK4, ALK5, and ALK7。

受体调控

转化生长因子受体3（TGFBR3）是发现的数量最多的TGF-β受体，它没有已知的信号域，但它能通过结合TGF-β并将其呈递给TGFBR2来增强TGF-β配体与TGF-βII型受体的结合。TGF-β信号通路的下游靶标之一GIPC与TGFBR3的PDZ结构域结合，抑制其蛋白酶体降解，进而增强TGF-β活性。它可能也是激活素RIL的抑制素复合受体。

BAMBI（BMP and activin membrane bound inhibitor，BMP和激活素膜结合抑制剂）与I型受体有相似的胞外域，它缺少一个丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶胞内域，因此它是一个虚拟受体。BAMBI与I型受体结合，阻止其被激活。它是TGF-β信号通路中的负调控因子，可能在胚胎形成中抑制TGF-β表达。它的表达需要BMP信号。

FKBP12与I型受体的GS域结合，抑制II型受体将I型受体磷酸化。一般认为FKBP12及其同系物在没有配体时抑制I型受体活性，因为配体结合后它会断开与I型受体的连接。

R-SMAD调控

抑制性SMAD的功能

SMAD家族中还有两种抑制性蛋白（I-SMAD），即SMAD6和SMAD7。它们参与负反馈调节，并在TGF-β信号通路的调控中起关键作用。与其它SMAD蛋白一样，它们有一个MH1结构域和一个MH2结构域。SMAD7与其它R-SMAD蛋白竞争，与I型受体结合，并抑制其磷酸化。它们储存在细胞核中，一旦TGF-β被激活就进入细胞质并结合I型受体。SMAD6与SMAD4结合，阻碍其它R-SMAD蛋白与coSMAD蛋白结合。在TGF-β信号通路中，I-SMAD的表达水平提高，这意味着它是TGF-β信号通路的下游靶标。

R-SMAD的泛素化

E3泛素蛋白连接酶SMURF1和SMURF2调控SMAD的表达水平。与酶结合的E在酶上将泛素传递给RSMAD，导致其泛素化及蛋白酶体降解。SMURF1与SMAD1及SMAD5结合，而SMURF2 与SMAD1, SMAD2, SMAD3, SMAD6及SMAD7结合。SMURF2增强了SMAD7的抑制活动，而减少了SMAD2的转录活动。