1.抑制剂
正常情况下，电子传递和磷酸化是紧密结合的。有些化合物可影响电子传递或干扰磷酸化反应，其结果均可使氧化磷酸化不能正常进行。如果只有代谢物的氧化过程，而不伴随有ADP的磷酸化，则称为氧化磷酸化的解耦联。根据不同的化学因素对氧化磷酸化作用的影响方式不同，可划分为三大类。
(一)呼吸链抑制剂：能够阻断呼吸链中某部位电子传递而使氧化受阻的物质(药物或毒物)称为呼吸链抑制剂。如鱼藤酮、粉蝶霉素A及异戊巴比妥、安密妥等，它们与NADH—Q还原酶中的铁硫蛋白结合，阻断电子由NADH向CoQ的传递。抗霉素A、二巯基丙醇抑制Cytb与Cytc，间的电子传递。氰化物，叠氮化物，Hzs及CO抑制细胞色素氧化酶，使电子不能传递给氧。另外，还有一种铁螯合剂(简称TIFA)可以特异抑制还原当量从黄素蛋白(辅基为FAD)至CoQ的传递。此类抑制剂可使细胞呼吸停止，引起机体迅速死亡。
(二)解耦联剂：这类化合物的作用是使电子传递和ATP形成两个耦联过程分离，故称解耦联剂。这类化合物只抑制ATP的生成过程，不抑制电子传递过程，使电子传递所产生的自由能都转变为热能。因为这类试剂使电子传递失去正常的控制，造成过分地利用氧和燃料底物;而能量得不到储存，典型的解耦联剂是2，4：一二硝基酚(DNP)，因DNP为脂溶性物质，在线粒体内膜中可自由移动，当其进入基质后可释出H+;返回胞液侧后可再结合H+，从而使H+的跨膜梯度消除，使氧化过程释放的能量不能用于ATP的合成反应，因此又称为质子载体。其他一些酸性芳香族化合物(如双香豆素、三氟甲氧基苯腙羰基氰化物、水杨酰苯胺等)也有同样作用。解耦联剂对底物水平的磷酸化没有影响。
(三)ATP合酶抑制剂：与呼吸链抑制剂不同，这类试剂的作用特点是既抑制氧的利用又抑制ATP的形成，但不直接抑制电子传递链上载体的作用。如寡霉素可结合ATP合酶的F0单位，二环己基羰二亚胺共价结合F0的c亚基，阻断H+从F0半通道回流，抑制ATP合酶活性。
2.ADP的调节作用
正常机体氧化磷酸化的速率主要受ADP的调节。当机体利用ATP增多，ADP浓度增高，转运人线粒体后使氧化磷酸化速度加快;反之ADP不足，使氧化磷酸化速度减慢。这种调节作用可使ATP的生成速度适应生理需要。
3.甲状腺素
甲状腺激素可激活许多组织细胞膜上的Na+-K+ATP酶，使ATP加速分解为ADP和Pi，ADP进入线粒体数量增多，因而使ATP/ADP比值下降，促进氧化磷酸化速度加快。由于ATP的合成和分解速度均增加，导致机体耗氧量和产热量增加，基础代谢率提高，基础代谢率偏高是甲状腺功能亢进患者最主要的临床指征之一。
4.线粒体DNA突变
线粒体DNA呈裸露的环状双螺旋结构，缺乏蛋白质保护和损伤修复系统，容易受到本身氧化磷酸化过程中产生氧自由基的损伤而发生突变。线粒体DNA含编码呼吸链氧化磷酸化复合体中13条多肽链的基因以及线粒体蛋白质合成所需的22个tRNA的基因和2个rRNA的基因。因此线粒体DNA突变可影响氧化磷酸化的功能，使ATP生成减少而致病。