Гормоны можно разделить на три основных типа в зависимости от их химической структуры: стероиды, пептиды и амины. Их действия опосредуются специфическими рецепторами, с которыми они связываются на клетках-мишенях.

Стероидные гормоны получают из холестерина и обладают липофильностью. Это позволяет им легко проходить через богатую липидами клеточную мембрану, чтобы связываться со своими внутриклеточными рецепторами в цитоплазме или ядре. После связывания комплекс цитоплазматического гормона-рецептора перемещается в ядро. Здесь он связывается с регуляторными последовательностями ДНК, чтобы изменить экспрессию генов.

Пептидные гормоны состоят из цепочек аминокислот и являются гидрофильными. Следовательно, они не могут диффундировать через клеточную мембрану. Вместо этого они связываются с внеклеточными рецепторами, присутствующими на поверхности клеток-мишеней. Такое связывание запускает серию сигнальных реакций внутри клетки, чтобы в конечном итоге выполнить определенные функции гормона.

Аминовые гормоны получают из одной аминокислоты - тирозина или триптофана. Этот класс гормонов уникален, потому что они имеют общий механизм действия как со стероидными, так и с пептидными гормонами. Например, хотя адреналин и тироксин являются производными аминокислоты тирозина, они опосредуют свое действие посредством различных механизмов. Адреналин связывается с рецепторами, связанными с G-белком, присутствующими на поверхности плазматической мембраны, что инициирует сигнальный каскад, который активирует вторичных мессенджеров в цитоплазме, чтобы вызвать клеточно-специфический ответ.

Напротив, гормон щитовидной железы тироксин (Т4) превращается в свою активную форму трийодтиронин (Т3) и транспортируется через плазматическую мембрану. Внутри клетки рецепторы гормонов щитовидной железы находятся в комплексе с ядерной ДНК. Гормон щитовидной железы связывается с этим комплексом гормон-ДНК, изменяя экспрессию генов.