PKA通常也被稱為cAMP依賴性蛋白激酶，因為傳統上認為當第二信使cAMP水平響應于各種信號而升高時，PKA通過釋放催化亞基而被激活。然而，最近的研究評估了完整的全酶復合物，包括被調節性AKAP結合的信號復合物，已經表明PKA催化活性的局部亞細胞活化可能在沒有調節和催化組分的物理分離的情況下進行，尤其是在生理濃度的cAMP下。相比之下，實驗誘導的超過生理濃度的cAMP能夠導致全酶的分離和催化亞基的釋放。
細胞外激素，如胰高血糖素和腎上腺素，能夠引起細胞內的信號級聯，通過首先與靶細胞上的G蛋白偶聯受體（GPCR）結合觸發蛋白激酶A激活。當GPCR被其胞外配體激活時，會引起受體的構象改變，該構象改變通過蛋白域動力學傳遞到附連的細胞內異源三聚體G蛋白復合物。受刺激的G蛋白復合物的Gsα亞單位釋放GDP，結合GTP，并從復合物中釋放。活化的Gsα亞基結合并激活腺苷酸環化酶，該酶又催化ATP轉化為環磷酸腺苷（cAMP），直接提高cAMP水平。四個cAMP分子能夠與兩個R亞基結合。這是通過兩個cAMP分子與兩個cAMP結合位點（CNB-B和CNB-A）中的每一個結合，引起PKA調節亞基的構象改變，導致亞基分離并釋放兩個（已經激活的）催化亞基。
一旦從其抑制性調節亞基釋放，催化亞基就能夠繼續磷酸化大量其他帶有Arg-Arg-X-Ser/Thr序列的蛋白質。盡管它們仍然受到其他層面的調控，包括由PKA的熱穩定假底物抑制劑PKI的調節。
下面是PKA激活所涉及的步驟的列表：
1，胞漿cAMP增加
2，兩個cAMP分子與每個PKA調節亞基結合
3，調節亞基移出催化亞基的活性中心，R2C2復合物解離
4，游離催化亞基與蛋白質相互作用生成磷酸化Ser或Thr殘基