由于许多受体结合配体是亲水的，它们不会穿过细胞膜，因此它们的信息必须传递给细胞膜内部的第二个信使。有几种第二信使途径，每一种都有自己传递信息的方式。g蛋白偶联受体可以同时激活磷酸肌醇和环腺苷酸(cAMP)的第二信使通路。当受体诱导磷脂酶C水解磷脂，磷脂酰肌醇二磷酸（PIP₂）成为两个第二信使:二酰甘油（DAG）和肌醇三磷酸（IP₃），磷酸肌醇通路是活跃的。DAG保持在细胞膜附近，激活蛋白激酶C (PKC)。IP₃易位至内质网（ER），成为ER膜上钙离子通道的开放配体，将钙释放到细胞质中。

在环腺苷酸 (cAMP)途径中，激活的受体诱导腺苷酸环化酶从附近的三磷酸腺苷 (ATP) cAMP分子产生多个cAMP拷贝。cAMP能刺激蛋白激酶A (PKA), 开放钙离子通道，启动cAMP激活的酶交换蛋白 (Epac)。

与cAMP类似的是环磷酸鸟苷(cGMP)。 cGMP是由鸟苷三磷酸酯(GTP)分子在激活鸟苷环化酶后合成的。cGMP作为第二信使诱导蛋白激酶G (PKG)。PKG具有许多与PKA重叠的功能，但PKG的表达仅限于血管组织、肺和脑。

磷脂酰肌醇三磷酸 (PIP3)是PIP2磷酸化的第二信使。当生长因子与受体酪氨酸激酶(RTK)受体结合时，会触发此事件。PIP3吸收Akt (又名:蛋白激酶B) 到膜上。这种激酶与调节细胞生存途径密切相关，包括增殖、凋亡和迁移。