العديد من الإشارات الخلوية محبة للماء وبالتالي لا يمكنها المرور عبر غشاء البلازما. ومع ذلك ، يمكن لجزيئات الإشارة الصغيرة أو الكارهة للماء عبور المركز الكاره للماء لغشاء البلازما وترتبط بالمستقبلات الداخلية أو داخل الخلايا الموجودة داخل الخلية. تستخدم العديد من هرمونات الستيرويد في الثدييات آلية إرسال الإشارات الخلوية ، كما يفعل غاز أكسيد النيتريك.

على غرار المستقبلات المرتبطة بالغشاء ، يؤدي ارتباط الربيطة بمستقبل موجود في السيتوبلازم أو نواة الخلية إلى حدوث تغيير في تكوين المستقبل. مثل عوامل النسخ ، يمكن للمستقبل النشط الارتباط بمواقع ارتباط الحمض النووي الخاصة بالمستقبلات لزيادة أو تقليل نسخ الجينات المستهدفة. في حالة وجود مستقبل داخل الخلايا يقع في السيتوبلازم ، يجب أن يعبر مركب الربيطة-المستقبل الغشاء النووي أولاً.

تستخدم العديد من هرمونات الستيرويد ، بما في ذلك الإستروجين والتستوستيرون ، المستقبلات داخل الخلايا لإحداث تأثيرات معينة. على سبيل المثال ، يمكن أن ينتشر هرمون الاستروجين عبر الغشاء. يؤدي ارتباط الإستروجين بمستقبلاته إلى إضعاف المستقبلات ونقل مركب مركب الربيطة-المستقبل إلى النواة. بمجرد دخول المركب إلى النواة ، يمكن أن يرتبط بتسلسلات الحمض النووي التي تسمى عناصر الاستجابة للإستروجين (EREs). اعتماداً على عوامل النسخ والمنشطات المشتركة الأخرى ، قد يؤدي ارتباط مستقبلات هرمون الاستروجين (ERs) إلى عناصر الاستجابة للإستروجين ، إلى زيادة أو نقص في نسخ الجينات المستهدفة.

يتطلب تنشيط المستقبلات الأخرى داخل الخلايا ، بما في ذلك بعض مستقبلات هرمون الغدة الدرقية ، أن تعبر الروابط كلا من غشاء البلازما والغشاء النووي ، حيث توجد المستقبلات المقابلة في النواة. يمكن بعد ذلك ربط مركبات الربيطة-المستقبل هذه بالحمض النووي ، على غرار الآلية الموضحة أعلاه.