באורגניזמים רב-תאיים, מולקולות רבות מעבירות אותות בין תאים כדי להעביר מידע. אותות אלה משתנים במורכבותם וכוללים פפטידים קטנים, נוקלאוטידים, סטרואידים, נגזרות חומצות שומן וגזים מומסים כגון תחמוצת החנקן. חלק ממולקולות האיתות מתפזרות דרך קרום הפלזמה כדי לפעול באופן מקומי בין תאים שכנים או לנסוע למרחקים ארוכים. אחרים נשארים מחוברים לפני השטח של התא, ומעבירים מידע לתאים אחרים רק כאשר הם יוצרים קשר. במקרים מסוימים, עיבוד מיוחד, כגון מחשוף פרוטאוליטי, עשוי להידרש כדי לשחרר את התחומים החוץ-תאיים של חלבוני איתות טרנסממברנליים. לדוגמה, אותות פפטידים וחלבונים מסונתזים כפרה-פרו-פפטידים לא פעילים ברשתית האנדופלסמית הגסה, מומרים לפרו-פפטידים על ידי שסע אנזימטי, ומעובדים עוד יותר במנגנון גולג'י לפני שהם מופעלים אנזימטית בשלפוחיות ההובלה המיועדות לאקסוציטוזה.

אותות מסיסים במים או הידרופיליים שאינם יכולים לעבור דרך האזור הלא-קוטבי של קרום הפלזמה או מולקולות גדולות מכדי לעבור דרך הממברנה קושרים את התחום החוץ-תאי של קולטני פני התא. קבוצת המולקולות הקושרות את קולטן פני השטח של התא היא מגוונת. הם מורכבים בעיקר מחומצות אמינו שעשויות להיות ללא שינוי, לשנות לנגזרת, או לשלב פפטידים וחלבונים. לדוגמה, נוירוטרנסמיטורים כמו גלוטמט ו- GABA הם אותות חומצות אמינו המסונתזים ומאוחסנים בשלפוחיות על ידי הנוירונים ומשוחררים על ידי אקסוציטוזה. מוליך עצבי נוסף, דופמין, נגזר מטירוזין.

יונים, במיוחד סידן, שולטים בתהליכים תאיים קריטיים כמו התכווצות שרירים, שעתוק גנים ואפופטוזיס. הם עשויים להיות מעורבים בתקשורת תוך-תאית ישירה דרך צמתים מרווחים או לתפקד כשליחים שניים במסלולי איתות תוך-תאיים. תחמוצת החנקן, מולקולת איתות גזית הידועה בתפקידה בהרפיית שרירים חלקים, מתפזר ישירות על פני קרום הפלזמה. התרופה ניטרוגליצרין, המשמשת לטיפול במחלות לב, גורמת לשחרור של תחמוצת החנקן. זה גורם לכלי הדם להתרחב ומחזיר את זרימת הדם ללב.