机体正常的新陈代谢活动，除了存在物质流与能量流之外，还需要有信息流控制物质流和能量流的有序进行。信息流构成一个完善的细胞通讯系统。在这一系统中，细胞或者识别与之相接触的细胞，或者识别周围环境中的变化，并将其转变为细胞内各种分子活性的变化，从而改变细胞内某些代谢过程，影响细胞的生长速度，甚至诱导细胞死亡，这种针对外源信息所发生的细胞应答反应全过程为信号转导，其最终目的是使机体在整体上对外界环境变化发生最为适宜的反应。

细胞的转导过程是由一个复杂的网络系统完成的，这一网络系统的结构基础是一些关键的蛋白质分子和一些小分子活性物质，其中的蛋白分子常备称为信号转导分子，小分子活性物质常被称为第二信使。重要的第二信使有cAMP、cGMP、IP3、Ca2+、DAG等等，蛋白激酶、转录因子、离子通道等都可以使这些第二信使的靶分子。细胞间的信号分子通过受体将信号转导入细胞内信号转导途径传递信号，最终引起细胞内基因表达的变化、酶活性变化或不同蛋白的功能变化，从而引起细胞产生特定的反应。当信号转导途径中的分子功能发生异常，可导致信号转导中断，最终导致疾病的发生。

因为细胞的信号转导是体内细胞功能调控的分子基础，多种疾病的发生常常与某些信号分子的机构与功能改变有关，而临床治疗疾病的药物中，也有许多是以信号分子或其受体为靶点的；因此，对细胞内信号转导机制的研究成为基础医学研究中的一个非常重要的领域。