Det er det autonome nervesystemet som regulerer kontraksjon av glatt muskelvev. Nervesystemets regulering er annerledes sammenlignet med skjelettmuskler – vi finner ikke strukturerte nevromuskulære endeplater her. På den annen side finner vi at nerveceller som regulerer glatt muskelvev fletter seg inn i vevet der de har mange utposninger eller blærer som er organisert etter «perler på en snor»-prinsippet langs aksonet. Disse utposningene lagrer og skiller ut nevrotransmitterstoff ved passerende nerveimpulser.
Ulike nerveceller som regulerer et gitt vev kan inneholde ulike typer nevrotransmitterstoff. Noen transmitterstoffer har egenskapen å fremme muskelkontraksjon (eksitere mus- kelen), mens andre kan motvirke mer kontraksjon og slik bidra til å dilatere (utvide) muskelen. Acetylkolin fra det parasympatiske nervesystem og noradrenalin fra det sympatiske nervesystem vil slik virke mot hverandre og gi helt ulike effekter på et glatt muskelvev. I bronkiolene (tynne rør som leder luft ned i lungene) vil for eksempel acetylkolin fremme kontraksjon av glatte muskler som dermed innsnevrer diameteren til bronkiolene, mens noradrenalin, som ankommer det samme vevet fra andre nerver, vil gi en dilatasjon av muskelcellene.
I tillegg til nervesystemets regulering av kontraksjon, finnes det også en rekke lokale faktorer som påvirker kontraksjonen i glatt muskelvev. Eksempler på dette er hormoner, oksygengass, karbondioksidgass og pH (surhet). Alle disse er med og regulerer lokal blodsirkulasjon i kroppen vår. Ulike hormoner kan gi vasokonstriksjon (blodårene innsnevres ved muskelkontraksjon) eller vasodilatasjon (blodårene utvides ved at glatte muskelceller slapper av) som slik påvirker blodtrykk. Mangel på oksygen, for mye karbondioksidgass eller for lav pH kan tilsvarende regulere blodgjennomstrømning til ulike organer.
Glatte muskelceller kan videre reagere på strekk. Det betyr at dersom du strekker et gitt vev, kan vevet, altså muskelcellene, kontraheres som en respons på det. Dette er typisk i tarmen og blæren vår.