Quá trình các tế bào truyền tín hiệu và nhận tín hiệu diễn ra như sau:

- Tế bào tiếp nhận tín hiệu bằng các protein thụ thể trên màng tế bào hoặc thụ thể nằm trong tế bào chất. Mỗi loại thụ thể liên kết với một tín hiệu phù hợp như chìa khóa với ổ khóa.

- Truyền tín hiệu trong tế bào là sự chuyển đổi tín hiệu giữa các phân tử trong con đường truyền tin của tế bào: Phân tử tín hiệu đến từ tế bào khác được thụ thể của tế bào tiếp nhận dẫn đến cấu hình của thụ thể bị biến đổi. Sự biến đổi cấu hình của thụ thể khiến nó thay đổi trạng thái từ bất hoạt sang hoạt động. Thụ thể hoạt động lại tác động tới phân tử liền kề gây hoạt hóa phân tử đó. Cứ như vậy, sự thay đổi trạng thái của phân tử này làm biến đổi cấu hình dẫn đến hoạt hóa hay bất hoạt phân tử kế tiếp cho tới khi đến phân tử đích cuối cùng.

Truyền tin tế bào là sự phát tán và nhận các phân tử tín hiệu qua lại giữa các tế bào. Truyền tin tế bào có thể thực hiện giữa các tế bào của cùng một cơ thể, hoặc giữa các tế bào của cá thể cùng loài cũng như khác loài.

Thông tin mà các tế bào truyền cho nhau rất đa dạng, trong đó chủ yếu là các tín hiệu hóa học. Tín hiệu có thể là amino acid, peptid ngắn, phân tử protein lớn, nucleotide, hormone, thậm chí chất khí như NO.

Trong cơ thể đa bào, tín hiệu truyền từ tế bào này tới tế bào khác qua bốn cách chủ yếu: truyền tin trực tiếp, truyền tin cận tiết, truyền tin nội tiết và truyền tin qua synapse.

- Truyền tin trực tiếp: Các tế bào truyền tín hiệu trực tiếp cho nhau qua cầu sinh chất.

- Truyền tin cận tiết: Tế bào truyền tin cho các tế bào liền kề.

- Truyền tin nội tiết: Tín hiệu hormone được tiết vào máu truyền tới các tế bào đích ở xa.

- Truyền tin qua synapse: Tín hiệu là chất dẫn truyền xung thần kinh được truyền qua khe synapse giữa tế bào thần kinh và tế bào đích.

- Thụ thể là các phân tử tiếp nhận tín hiệu của tế bào. Thụ thể là các protein kênh xuyên trên màng, các enzyme, các loại protein tham gia vào quá trình hoạt hóa gene hoặc nhiều loại protein kết hợp cặp với enzyme.

- Thụ thể được chia thành 2 loại: thụ thể trong tế bào và thụ thể trên bề mặt tế bào.

+ Thụ thể trong tế bào được chia làm 2 loại thụ thể bào tương và thụ thể nhân tế bào.

+ Dựa vào cơ chế truyền tín hiệu, các thụ thể trên bề mặt tế bào được chia làm ba loại: Thụ thể liên kết kênh ion, thụ thể liên kết với protein G (G protein-coupled receptor – GPCR) và thụ thể liên kết với enzyme.

Truyền tín hiệu trong tế bào là sự chuyển đổi tín hiệu giữa các phân tử trong con đường truyền tin của tế bào: Phân tử tín hiệu đến từ tế bào khác được thụ thể của tế bào tiếp nhận dẫn đến cấu hình của thụ thể bị biến đổi. Sự biến đổi cấu hình của thụ thể khiến nó thay đổi trạng thái từ bất hoạt sang hoạt động. Thụ thể hoạt động lại tác động tới phân tử liền kề gây hoạt hóa phân tử đó. Cứ như vậy, sự thay đổi trạng thái của phân tử này làm biến đổi cấu hình dẫn đến hoạt hóa hay bất hoạt phân tử kế tiếp cho tới khi đến phân tử đích cuối cùng.

- Cùng một tín hiệu nhưng có thể gây nên những đáp ứng khác nhau. Ví dụ: Epinephrine kích thích tế bào gan phân giải glycogen thành glucose nhưng cũng kích thích tế bào cơ tim co bóp mạnh làm tim đập nhanh hơn.

- Nguyên nhân dẫn đến sự đáp ứng khác nhau với cùng một tín hiệu của các tế bào là do các loại thụ thể, con đường truyền tín hiệu và các protein đáp ứng ở các tế bào khác nhau. Trong tế bào, các tế bào chuyên hóa có các nhóm gene khác nhau hoạt động nên có các protein thụ thể tiếp nhận tín hiệu, protein truyền tin cũng như protein tham gia vào đáp ứng là khác nhau.

- Khi thụ thể tiếp nhận tín hiệu nằm trong tế bào chất thì phân tử tín hiệu thường là các phân tử nhỏ, tan trong lipid để có thể đi được qua màng sinh chất.

- Ví dụ: Các loại hormone steroid khác nhau như hormone progesterone, estrogen, corticosteroid,…