Ацетил-КоА образуется во время второго этапа клеточного кислородного дыхания, декарбоксилирования пирувата, который протекает в матриксе митохондрии. Затем Ацетил-КоА поступает в цикл трикарбоновых кислот.
Ацетил-КоА является важной составляющей биологического синтеза нейротрансмиттера ацетилхолина.
Реакции, катализируемые ферментами, часто объединяются в последовательности, где продукт одной становится субстратом для следующей. Такие серии реакций называются метаболическими путями. Так, чтобы образовать ацетилхолин и коэнзим А, холин в соединении с Ацетил-КоА, катализируется ферментом холин-ацетилтрансферазой.
Интенсивность катаболических процессов и преобладание тех или иных катаболических процессов как источника энергии в клетках регулируется, в большинстве многоклеточных организмов с помощью гормонов. Соотношение катаболических и анаболических процессов в клетке также активно регулируется гормонами.