一、细胞外信号分子的识别
在多细胞高等生物体内，细胞间的相互影响是通过信号分子实现的，信号分子包括蛋白质、肽、氨基酸、核苷酸、类固醇、脂肪酸衍生物和一些溶于水的气体分子，如一氧化碳、一氧化氮等。这些信号分子大多数由信号细胞(signaling cells)分泌产生，有些是通过扩散透过细胞膜释放，有些则是和细胞膜紧密结合，需要通过细胞接触才能影响到和信号细胞相接触的其他细胞。
信号分子对靶细胞的作用都是通过一类特异的蛋白质——受体实现的，受体能特异地识别信号分子。靶细胞上的受体大多数是跨膜蛋白质(transmembrane proteins)，当受体蛋白和细胞外信号分子(也称配体ligand)结合后就被激活，从而启动靶细胞内信号转导系统的级联反应(cascade)。有些受体位于细胞内，信号分子必须进入细胞才能与受体结合，并使受体激活，这些信号分子都是分子量很小而且是脂溶性的，能扩散通过细胞膜进入细胞。
二、分泌性信号分子作用途径
旁分泌(paracrine)
由细胞分泌的信号分子只是作为局部的介导物，作用于邻近的靶细胞，称为旁分泌。旁分泌的信号分子由细胞分泌后，不能扩散至较远的距离，这种信号分子很快地被邻近的靶细胞摄入，或被细胞外酶降解。
突触(synapses)
在较高等的多细胞生物体内，神经细胞(或神经元)能通过轴突与相距较远的靶细胞接触。当神经细胞在接受来自环境或其他神经细胞的信号而被激活后，就能沿轴突传输电脉冲，脉冲到达轴突末端的神经末梢时，就能刺激末梢分泌神经递质(neurotransmitter)。神经末梢在化学突触和突触后靶细胞接触并释放神经递质给靶细胞。
内分泌
能分泌激素的信号细胞称为内分泌细胞，内分泌细胞产生的激素进入血液再到达分布于生物体其他部位的靶细胞。内分泌信号与突触信号相比，前者因通过血液扩散故速度慢，后者不仅速度快而且精确。
自分泌(autocrine)
有一种信号途径是联系同一种细胞，或信号的靶细胞就是产生信号的细胞本身，这叫自分泌。在生物体发育和分化过程中，一旦某一细胞已定向分化，这个细胞就能分泌自分泌信号分子来增强这种特异的分化过程，因此自分泌信号被认为可能是生物体早期发育阶段以“群落效应”(community effect)为基础的机制。
间隙连接(gap junction)
一种能使邻近细胞协同的信号分子作用途径是通过间隙连接。这种直接使细胞膜连接的通道能使细胞间交换一些小分子的细胞内信号分子，如Ca2+和环腺苷酸(cAMP)等，但大分子信号分子不能通过。