TGF-β信號通路參與許多細胞過程，因此受到頻繁的調控。TGF-β信號通路有多種正反饋和負反饋調節機制，如配體和R-SMAD的激動劑，誘餌受體，R-SMAD和受體被泛素化等。

配體激動劑/拮抗劑

脊索蛋白和頭蛋白都是骨形成蛋白（BMP）的拮抗劑。它們與BMP結合，阻礙其與受體的結合。有研究顯示，脊索蛋白和頭蛋白使中胚層形成背部組織/器官，二者都在非洲爪蟾的背唇中被發現，另外還將特定的上皮組織轉化為神經組織。頭蛋白在軟骨形成和骨骼形成中起關鍵作用。

DAN家族的蛋白也與TGF-β家族成員拮抗。這些蛋白包括Cerberus，DAN以及Gremlin。這些蛋白包含可以形成二硫鍵的九個保守半胱氨酸。一般認為DAN與GDF5，GDF6及GDF7拮抗。

卵泡抑素與激活素結合并抑制激活素，它直接影響促卵泡激素的分泌。卵泡抑素也與前列腺癌密切相關，其基因的突變可能阻礙它對激活素的作用，而這種作用具有抗增殖的性質。

Lefty蛋白是TGF-β的一種調控因子，它參與了胚胎形成中的軸形成。它也是TGF超家族的成員。在鼠類胚胎中，這種蛋白在左側不對稱地表達，因而與左右分化相關。Lefty通過抑制R-SMAD的磷酸化產生作用，這樣的過程通過一種持續性活化的TGF-βI型受體及Lefty活化的下游過程實現。

也有研究發現基于藥物的拮抗劑，例如SB431542，它選擇性地抑制ALK4, ALK5, and ALK7。

受體調控

轉化生長因子受體3（TGFBR3）是發現的數量最多的TGF-β受體，它沒有已知的信號域，但它能通過結合TGF-β并將其呈遞給TGFBR2來增強TGF-β配體與TGF-βII型受體的結合。TGF-β信號通路的下游靶標之一GIPC與TGFBR3的PDZ結構域結合，抑制其蛋白酶體降解，進而增強TGF-β活性。它可能也是激活素RIL的抑制素復合受體。

BAMBI（BMP and activin membrane bound inhibitor，BMP和激活素膜結合抑制劑）與I型受體有相似的胞外域，它缺少一個絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶胞內域，因此它是一個虛擬受體。BAMBI與I型受體結合，阻止其被激活。它是TGF-β信號通路中的負調控因子，可能在胚胎形成中抑制TGF-β表達。它的表達需要BMP信號。

FKBP12與I型受體的GS域結合，抑制II型受體將I型受體磷酸化。一般認為FKBP12及其同系物在沒有配體時抑制I型受體活性，因為配體結合后它會斷開與I型受體的連接。

R-SMAD調控

抑制性SMAD的功能

SMAD家族中還有兩種抑制性蛋白（I-SMAD），即SMAD6和SMAD7。它們參與負反饋調節，并在TGF-β信號通路的調控中起關鍵作用。與其它SMAD蛋白一樣，它們有一個MH1結構域和一個MH2結構域。SMAD7與其它R-SMAD蛋白競爭，與I型受體結合，并抑制其磷酸化。它們儲存在細胞核中，一旦TGF-β被激活就進入細胞質并結合I型受體。SMAD6與SMAD4結合，阻礙其它R-SMAD蛋白與coSMAD蛋白結合。在TGF-β信號通路中，I-SMAD的表達水平提高，這意味著它是TGF-β信號通路的下游靶標。

R-SMAD的泛素化

E3泛素蛋白連接酶SMURF1和SMURF2調控SMAD的表達水平。與酶結合的E在酶上將泛素傳遞給RSMAD，導致其泛素化及蛋白酶體降解。SMURF1與SMAD1及SMAD5結合，而SMURF2 與SMAD1, SMAD2, SMAD3, SMAD6及SMAD7結合。SMURF2增強了SMAD7的抑制活動，而減少了SMAD2的轉錄活動。