TCA循环的关键酶有三个：柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶、酮戊二酸脱氢酶。

柠檬酸合酶催化来自糖酵解或其它异化反应的乙酰CoA与草酰乙酸缩合合成柠檬酸反应的酶。

异柠檬酸脱氢酶对血清异枸橼酸脱氢酶测定，临床上对诊断肝病有一定意义，尤其是恶性肿瘤病人血清异枸橼酸脱氢酶升高，往往是肝脏转移的信号。

酮戊二酸脱氢酶是一种催化酮戊二酸琥珀酰CoA反应的复合酶。