Для распознавания сигнала на клетке-мишени имеются высокоспецифичные “рецепторы", которые распознают химическую информацию (первичный мессенджер) и запускают каскад химических реакций, приводящих к изменениям функции клетки, например изменениям процессов синтеза белка. Рецепторные белки могут располагаться на поверхности клеточной мембраны, в цитоплазме или ядре. Эти рецепторы представляют собой часть единого регуляторного механизма и сигнал от гормона, поступаюший в клетку, может быть модифицирован в зависимости от их количества и аффинности (степени сродства) к лиганду. Эндоцитоз рецептора приводит к интернализации поверхностных рецепторов, что в свою очередь может сопровождаться диссоциацией комплекса гормон—рецептор и ослаблению воздействия гормона. Снижение чувствительности рецептора (аттенуация сигналов рецептора в присутствии лиганда) может приводить к изменению аффинности рецептора к лиганду, например за счет фосфорилирования (как в случае адреналина). Основные сигнальные пути гормональной регуляции используют для активации различных внутриклеточных процессов рецепторы, сопряженные с G-белками, тирозиикиназпые тирозиикиназные рецепторы, серии-треонинкиназные рецепторы, ионные каналы, цитокиновые рецепторы и ядерные рецепторы.