Układ hormonalny wysyła hormony – sygnały chemiczne – przez krwiobieg do komórek docelowych – komórek, na które hormony selektywnie wpływają. Sygnały te są wytwarzane w komórkach endokrynnych, wydzielane do płynu zewnątrzkomórkowego, a następnie dyfundują do krwi. W końcu dyfundują z krwi i wiążą się z komórkami docelowymi, które mają wyspecjalizowane receptory do rozpoznawania hormonów.
Podczas gdy większość hormonów przemieszcza się przez układ krążenia, aby dotrzeć do komórek docelowych, istnieją również alternatywne drogi dostarczania hormonów do komórek docelowych. Sygnalizacja parakrynna wysyła hormony z komórki endokrynnej do płynu zewnątrzkomórkowego, gdzie wpływają na lokalne komórki. W formie sygnalizacji parakrynnej, zwanej sygnalizacją autokrynną, hormony wydzielane do płynu zewnątrzkomórkowego wpływają na komórkę, która je wydzielała.
Inny rodzaj sygnalizacji, sygnalizacja synaptyczna, polega na uwalnianiu neuroprzekaźników z końców neuronów do synapsy – wyspecjalizowanego połączenia, które przekazuje informacje między neuronami – gdzie wiążą się z receptorami na sąsiednich neuronach, komórkach mięśniowych i gruczołach. W sygnalizacji neuroendokrynnej komórki neurowydzielnicze wydzielają neurohormony, które przemieszczają się przez krew, aby wpływać na komórki docelowe. Ogólnie rzecz biorąc, sygnalizacja endokrynologiczna ma wolniejszy efekt niż inne rodzaje sygnalizacji, ponieważ hormony potrzebują więcej czasu, aby dotrzeć do komórek docelowych, ale efekty zazwyczaj trwają również dłużej.
Hormony bezpośrednio dyfundują do płynu zewnątrzkomórkowego otaczającego gruczoły dokrewne, ponieważ nie mają przewodów. Dla porównania, gruczoły zewnątrzwydzielnicze, podobnie jak gruczoł ślinowy, mają przewody, które wydzielają docelową dawkę bezpośrednio na powierzchnię lub do jamy. Oprócz tego, że znajdują się w wyspecjalizowanych gruczołach dokrewnych, komórki endokrynne mogą być również zlokalizowane w narządach takich jak żołądek, wśród komórek o różnych funkcjach.
Hormon ma specyficzne komórki docelowe, które mają receptory rozpoznające hormon. Można o tym myśleć jak o zamku i kluczu, gdzie receptory na komórce docelowej są zamkiem i rozpoznają tylko hormon, klucz, który do niego pasuje. Komórki docelowe mogą znajdować się bardzo blisko komórek endokrynnych, które produkują hormon lub bardzo daleko, ale muszą być transportowane przez krwioobieg. Na przykład komórki enteroendokrynne w żołądku i jelicie cienkim uwalniają hormony, które mogą zmieniać wydzielanie kwasu żołądkowego przez komórki żołądka. Z drugiej strony, hormony uwalniane przez przysadkę mózgową znajdującą się u podstawy mózgu mogą wpływać na produkcję moczu, działając na komórki nerkowe.
