As hormonas podem ser classificadas em três tipos principais com base nas suas estruturas químicas: esteróides, peptídeos e amino. As suas ações são mediadas pelos receptores específicos a que se ligam nas células-alvo.

As hormonas esteróides são derivadas do colesterol e são lipofílicas por natureza. Isso permite que elas atravessem prontamente a membrana celular rica em lípidos para se ligarem aos seus receptores intracelulares no citoplasma ou núcleo. Uma vez ligada, o complexo hormona-receptor citoplasmático é translocado para o núcleo. Aqui, ele liga-se a sequências regulatórias no DNA para alterar a expressão genética.

As hormonas peptídicas são compostas por cadeias de aminoácidos e são hidrofílicas. Assim, elas são incapazes de difundir através da membrana celular. Em vez disso, elas ligam-se a receptores extracelulares presentes na superfície das células-alvo. Tal ligação desencadeia uma série de reações de sinalização dentro da célula para, em por fim, realizar as funções específicas da hormona.

As hormonas amino são derivadas de um único aminoácido, tirosina ou triptofano. Esta classe de hormonas é única porque elas compartilham o seu mecanismo de ação tanto com hormonas esteróides como peptídicas. Por exemplo, embora a epinefrina e a tiroxina sejam derivadas do aminoácido tirosina, elas medeiam os seus efeitos através de diversos mecanismos. A epinefrina liga-se aos receptores acoplados a proteína G presentes na superfície da membrana plasmática, que inicia uma cascata de sinalização que ativa segundos mensageiros no citoplasma para produzir uma resposta específica da célula.

Em contraste, a hormona tiroxina (T4) da tiróide é convertida na sua forma ativa triiodotironina (T3) e transportada através da membrana plasmática. Dentro da célula, receptores hormonais da tiróide estão presentes em um complexo com DNA nuclear. A hormona da tiróide liga-se a este complexo hormona-DNA para alterar a expressão genética.