La enzima está regulada por dos procesos: por fosforilación reversible y por la regulación alostérica.
En el primero, la proteína quinasa A (PKA) juega un papel decisivo. Esto transfiere un grupo fosfato a la subunidad β de la fosforilasa quinasa inicialmente débilmente activa. Como resultado, el nivel de actividad de la quinasa aumenta. El PKA en sí es activado desde una forma inactiva por un segundo mensajero, cAMP. Una de las razones de la liberación del campamento es la presencia de hormonas como la adrenalina y el glucagón.
Sin embargo, la fosforilasa cinasa también se puede activar en una forma parcialmente activa mediante un aumento del nivel de Ca2+. El sensor de calcio es calmodulina, que corresponde a la subunidad δ de la enzima.
Si tanto la subunidad β de la fosforilasa quinasa está presente en forma fosforilada y la calmodulina se ha unido a iones de calcio en la subunidad δ, la enzima está completamente activa.