Hormone können aufgrund ihrer chemischen Struktur in drei Haupttypen eingeteilt werden. Dabei handelt es sich um Steroide, Peptide und Aminosäurederivate. Ihre Wirkung wird durch spezifische Rezeptoren der Zielzellen, an die sie binden, gesteuert.

Steroidhormone werden von Cholesterin abgeleitet und sind lipophiler Natur. Dadurch können sie die lipidreiche Zellmembran leicht durchqueren, um ihre intrazellulären Rezeptoren im Zytoplasma oder Nukleus zu binden. Einmal gebunden, wird der zytoplasmische Hormon-Rezeptor-Komplex in den Nukleus translokiert, wo regulatorische Sequenzen der DNA bindet, um die Genexpression zu verändern.

Peptidhormone bestehen aus Ketten von Aminosäuren und sind daher hydrophil. Sie können deshalb nicht durch die Zellmembran diffundieren. Stattdessen binden sie an extrazelluläre Rezeptoren, die an der Oberfläche der Zielzellen vorhanden sind. Diese Bindung löst eine Reihe von Signalübertragungen innerhalb der Zelle aus, um letztendlich die spezifischen Funktionen des Hormons auszuführen.

Die Aminosäurederivate werden von einer einzigen Aminosäure, entweder Tyrosin oder Tryptophan, abgeleitet. Diese Klasse von Hormonen ist einzigartig, da ihr Wirkungsmechanismus dem der Steroidhormone sowie der Peptidhormonen entspricht. Obwohl beispielsweise Adrenalin (Epinephrin) und Thyroxin beide von der Aminosäure Tyrosin stammen, vermitteln sie ihre Wirkung durch verschiedene Mechanismen. Epinephrin bindet G-Protein-gekoppelte Rezeptoren an der Oberfläche der Plasmamembran, was eine Signalkaskade in Gang setzt, die im Zytoplasma Botenstoffe aktiviert, die eine zellspezifische Reaktion hervorrufen.

Im Gegensatz dazu wird das Schilddrüsenhormon Thyroxin (T4) in seine aktive Form Trijodthyronin (T3) umgewandelt und durch die Plasmamembran transportiert. Innerhalb der Zelle liegen die Schilddrüsenhormonrezeptoren in einem Komplex mit der Zellkern-DNA vor. Das Schilddrüsenhormon bindet dann diesen Hormon-DNA-Komplex, um die Genexpression zu verändern.