Kolesterolbiosyntesvägen är lång och kräver stora mängder reduktions- och ATP-energi, vilket är anledningen till att den inkluderas här. Kolesterol har viktiga roller i kroppen i membranen. Det är också en prekursor till steroidhormoner och gallsyror och dess omedelbara metaboliska prekursor, 7-dehydrocholesterol, är en prekursor till vitamin D. Den väg som leder till kolesterol kallas isoprenoidvägen och grenar av den leder till andra molekyler, bland annat andra fettlösliga vitaminer.

Från HMG-CoA katalyserar enzymet HMG-CoA-reduktas bildandet av mevalonat. Reaktionen kräver NADPH och resulterar i frisättning av koenzym A och verkar vara ett av de viktigaste reglerande stegen i syntesvägen. Enzymet regleras både genom återkopplingshämning (kolesterol hämmar det) och genom kovalent modifiering (fosforylering hämmar det). Enzymets syntes regleras också transkriptionellt. När kolesterolnivåerna sjunker ökar transkriptionen av genen.

Mevalonat fosforyleras två gånger och dekarboxyleras sedan för att ge den intermediär med fem kol som kallas isopentenylpyrofosfat (IPP). IPP omvandlas lätt till dimetylallylpyrofosfat (DMAPP). Dessa två föreningar med fem kol, även kallade isoprener, är byggstenar för syntesen av kolesterol och besläktade föreningar. Denna väg är känd som isoprenoidvägen. Den går i kolesterolets riktning och börjar med att IPP och DMAPP förenas för att bilda geranylpyrofosfat. Geranylpyrofosfat kombineras med en annan IPP för att bilda farnesylpyrofosfat, en 15-kolig förening. Två farnesylpyrofosfater förenas för att skapa den 30-koliga förening som kallas squalen. Squalen bildar i ett komplicerat omarrangemang med hjälp av reduktion och molekylärt syre en cyklisk intermediär som kallas lanosterol och som liknar kolesterol. Omvandlingen av lanosterol till kolesterol är en långdragen process med 19 steg som sker i det endoplasmatiska retikulumet.

Med utgångspunkt från kolesterol kan man bilda D-vitamin eller steroidhormoner, som omfattar progestagener, androgener, östrogener, mineralokortikoider och glukokortikoider. Grenmolekylen för alla dessa är kolesterolmetaboliten (och progestagenen) som kallas pregnenalon. Progestagenerna är prekursorer till alla de andra klasserna.

Östrogenerna härstammar från androgenerna i en intressant reaktion som krävde bildning av en aromatisk ring. Det enzym som katalyserar denna reaktion kallas aromatas och har medicinsk betydelse. Tillväxten av vissa tumörer stimuleras av östrogener, så aromatashämmare förskrivs för att förhindra bildandet av östrogener och bromsa tumörtillväxten. Det är värt att notera att syntesen av andra fettlösliga vitaminer och klorofyll också förgrenar sig från isoprenoidsyntesvägen vid geranylpyrofosfat. Sammanfogning av två geranylgeranylpyrofosfater sker i växter och bakterier och leder till syntesen av lykopen, som i sin tur är en föregångare till betakaroten, den slutliga föregångaren till vitamin A. Vitamin E och K samt klorofyll syntetiseras också alla från geranylgeranylpyrofosfat.