從溶解性來看又可分為脂溶性和水溶性兩類。脂溶性信號分子，如甾類激素和甲狀腺素，可直接穿膜進入靶細胞，與胞內受體結合形成激素-受體復合物，調節基因表達。
水溶性信號分子，如神經遞質、細胞因子和水溶性激素，不能穿過靶細胞膜，只能與膜受體結合，經信號轉換機制，通過胞內信使（如cAMP）或激活膜受體的激酶活性（如受體酪氨酸激酶），引起細胞的應答反應。
所以這類信號分子又稱為第一信使（primary messenger），而cAMP這樣的胞內信號分子被稱為第二信使（secondary messenger）。目前公認的第二信使有cAMP、cGMP、三磷酸肌醇（IP3）和二酰基甘油（DG），Ca2+被稱為第三信使是因為其釋放有賴于第二信使。
第二信使的作用是對胞外信號起轉換和放大的作用。