分泌されたシグナルは、さまざまな標的細胞に作用します。また、シグナルを分泌した細胞が、分泌したシグナル分子を感知して反応する場合もあり、これを自己分泌（オートクリンシグナル）と呼びます。

正常な生理状態では、自己分泌は恒常性維持に重要な役割を果たしています。マクロファージは、サイトカインであるインターロイキン-1(IL-1)を含む様々なシグナルを分泌します。分泌するマクロファージは、IL-1の膜受容体も持っており、この受容体が結合すると、細胞内のシグナル伝達カスケードが活性化されます。この細胞内シグナルにより、標的細胞からさらにIL-1を含むサイトカインが分泌されます。マクロファージから分泌されたIL-1は、他の細胞や細胞タイプの受容体にも結合できますが、シグナル伝達細胞に結合することがシグナル生成の調節に重要です。

自己分泌は、がん細胞の増殖の主要なメカニズムでもあります。がん細胞は、自己分泌を介して、自分自身や近くの組織にさまざまな成長シグナルを分泌します。例えば、乳がんでは、プロゲステロンがシグナル細胞のプロゲステロン受容体に結合し、成長促進遺伝子の働きを刺激することで、自己分泌的に作用すると考えられています。また、皮膚がんの発生にも自己分泌が関与している可能性があり、腫瘍細胞に栄養を与える新生血管の発達を促すことがわかっています。