调节胆固醇合成的关键酶是HMG- CoA还原酶。该酶受胆固醇的抑制，同时酶的磷酸化也可调节酶的活性。对于严重的高胆固醇血症，常使用HMG- CoA还原酶的抑制剂，如洛伐他汀。

除脑组织和成熟红细胞外，几乎全身各组织均可合成胆固醇，肝脏的合成能力最强，占总量的3/4以上。

乙酰CoA是起始原料，需ATP供能和NADPH供氢。合成酶系存在于胞液和内质网。

合成过程复杂，有近30步酶促反应，大致分为三个阶段：

乙酰基（C2）→异戊二烯（C5）→鲨烯（C30）→胆固醇（C27）

1.乙酰CoA合成异戊烯焦磷酸（IPP）

2分子乙酰CoA经硫解酶催化缩合成乙酰乙酰CoA，由HMG- CoA合成酶催化结合1分子乙酰CoA，生成β-羟基-β-甲基戊二酸单酰CoA（HMG- CoA）， HMG- CoA还原酶（限速酶）催化其生成甲羟戊酸（MVA），消耗2分子NADPH。甲羟戊酸经磷酸化、脱羧三步酶促反应生成活泼的异戊烯焦磷酸（IPP）。

2.鲨烯的合成

一种异构酶催化异戊烯焦磷酸转换成二甲基丙烯焦磷酸（DPP）。然后它按照头对尾方式与另一分子异戊烯焦磷酸缩合成10C牛龙 牛儿焦磷酸。再按头对尾方式与另一分子异戊烯焦磷酸缩合成15C焦磷酸法尼酯（FPP），2分子FPP由鲨烯合成酶催化，仍然按头对尾方式缩合成30C的鲨烯。

3.鲨烯转换为胆固醇

鲨烯转换为胆固醇的过程很复杂，一个中间产物是羊毛固醇，涉及加氧、环化，形成由四个环组成的胆固醇核的反应。而由羊毛固醇到胆固醇还要经过甲基的转移、氧化、脱羧等约20步反应。

1.胆汁酸：3/4的胆固醇可在肝脏转变为胆汁酸，随胆汁入肠道，参与脂类的消化吸收。这是胆固醇代谢的主要去路。

2.类固醇激素：胆固醇在肾上腺皮质球状带可转变为肾上腺皮质激素，调节糖、脂、蛋白质代谢；在肾上腺皮质网状带可转变雄激素及少量的雌激素；在睾丸和卵巢组织可经睾酮再转变成二氢睾酮或雌二醇后发挥生理作用。

3.VD3：胆固醇在肠粘膜细胞内可转变为7-脱氢胆固醇（VD3原），经血液运输到皮肤，在紫外线照射下转变成VD3，继而在肝、肾进行两次羟化生成1，25-（ O H ）2 -D3，调节钙磷代谢。

4.胆固醇酯：在肝、肾上腺皮质和小肠等组织中，胆固醇与脂酰CoA在脂酰CoA胆固醇酰基转移酶（ACAT）作用下，生成胆固醇酯。（胆固醇酯酶可将其水解为胆固醇。）

在血浆中，胆固醇在卵磷脂胆固醇酰基转移酶（LCAT）作用下，接受卵磷脂分子中的脂酰基生成胆固醇酯。

小部分胆固醇可经肠道细菌作用后经肠道排出。