في الكائنات متعددة الخلايا ، تنقل العديد من الجزيئات إشارات بين الخلايا لتمرير المعلومات. تختلف هذه الإشارات في التعقيد وتشمل الببتيدات الصغيرة والنيوكليوتيدات والستيرويدات ومشتقات الأحماض الدهنية والغازات الذائبة مثل أكسيد النيتريك. تنتشر بعض جزيئات الإشارات عبر غشاء البلازما لتعمل محليا بين الخلايا المجاورة أو السفر لمسافات طويلة. يظل البعض الآخر مرتبطا بسطح الخلية ، ولا ينقل المعلومات إلى الخلايا الأخرى إلا عند الاتصال بها. في بعض الحالات ، قد تكون هناك حاجة إلى معالجة خاصة ، مثل الانقسام المحلل للبروتين ، لإطلاق المجالات خارج الخلية لبروتينات الإشارات عبر الغشاء. على سبيل المثال ، يتم تصنيع إشارات الببتيد والبروتين على شكل ببتيدات غير نشطة قبل البرو في الشبكة الإندوبلازمية الخشنة ، ويتم تحويلها إلى ببتيدات مؤيدة عن طريق الانقسام الأنزيمي ، ومعالجتها بشكل أكبر في جهاز جولجي قبل تنشيطها إنزيميا في حويصلات النقل المخصصة لإفراز الخلايا.

الإشارات القابلة للذوبان في الماء أو المحبة للماء التي لا يمكن أن تمر عبر المنطقة غير القطبية لغشاء البلازما أو الجزيئات الكبيرة جدا بحيث لا تمر عبر الغشاء تربط المجال خارج الخلية لمستقبلات سطح الخلية. مجموعة الجزيئات التي تربط مستقبلات سطح الخلية متنوعة. وهي تتكون بشكل أساسي من الأحماض الأمينية التي قد تكون غير معدلة أو معدلة إلى مشتق أو مدمجة في الببتيدات والبروتينات. على سبيل المثال ، الناقلات العصبية مثل الغلوتامات و GABA هي إشارات من الأحماض الأمينية يتم تصنيعها وتخزينها في حويصلات بواسطة الخلايا العصبية ويتم إطلاقها عن طريق إفراز الخلايا. ناقل عصبي آخر ، الدوبامين ، مشتق من التيروزين.

تتحكم الأيونات ، وخاصة الكالسيوم ، في العمليات الخلوية الحرجة مثل تقلص العضلات والنسخ الجيني وموت الخلايا المبرمج. قد يشاركون إما في الاتصال المباشر داخل الخلايا من خلال تقاطعات الفجوة أو قد يعملون كرسل ثان في مسارات الإشارات داخل الخلايا. ينتشر أكسيد النيتريك ، وهو جزيء إشارات غازي معروف بدوره في استرخاء العضلات الملساء ، مباشرة عبر غشاء البلازما. يسبب عقار النتروجليسرين ، الذي يستخدم لعلاج أمراض القلب ، إفراز أكسيد النيتريك. يؤدي هذا إلى تمدد الأوعية الدموية واستعادة تدفق الدم إلى القلب.