Las señales secretadas pueden actuar en una variedad de células diana. En algunos casos, la célula que secreta una señal también detecta y responde a la molécula de señalización que produce; esto se llama señalización autocrina.

En condiciones fisiológicas normales, la señalización autocrina es importante para la homeostasis. Este proceso está bien caracterizado en los macrófagos del sistema inmunitario. Los macrófagos secretan una variedad de señales incluyendo la citoquina Interleucina-1, IL-1. Los macrófagos secretores también poseen receptores de membrana para IL-1 que, cuando se unen, pueden activar una cascada de señalización intracelular. Las señales intracelulares resultantes desencadenan la secreción de citoquinas adicionales, incluyendo más IL-1 de la célula diana. Aunque la IL-1 secretada por estos macrófagos también puede unirse a receptores en otras células y tipos de células, la unión a la célula de señalización es importante en la regulación de la producción de señales.

La señalización autocrina es también un mecanismo importante de proliferación de células cancerosas. Las células cancerosas secretan una variedad de señales de crecimiento para sí mismas, a través de la señalización autocrina y a los tejidos cercanos. Por ejemplo, la progesterona parece actuar de manera autocrina en el cáncer de mama, por lo que la progesterona se une a los receptores de progesterona en la célula de señalización, estimulando la acción de los genes que promueven el crecimiento. La señalización autocrina también puede desempeñar un papel en el desarrollo del cáncer de piel estimulando el desarrollo de nuevos vasos sanguíneos que nutren las células tumorales.