第二信使至少有兩個基本特性:
①是第一信使同其膜受體結合后最早在細胞膜內側或胞漿中出現、僅在細胞內部起作用的信號分子；②能啟動或調節細胞內稍晚出現的反應信號應答。
第二信使都是小的分子或離子。細胞內有五種最重要的第二信使:cAMP、cGMP、1,2-二酰甘油(diacylglycerol,DAG)、1,4,5-三磷酸肌醇(inositol 1,4,5-trisphosphate,IP3)、Ca2+（植物中主要的第二信使）等。
第二信使在細胞信號轉導中起重要作用，它們能夠激活及聯系統中酶的活性,以及非酶蛋白的活性。第二信使在細胞內的濃度受第一信使的調節,它可以瞬間升高、且能快速降低,并由此調節細胞內代謝系統的酶活性,控制細胞的生命活動,包括:葡萄糖的攝取和利用、脂肪的儲存和移動以及細胞產物的分泌。第二信使也控制著細胞的增殖、分化和生存,并參與基因轉錄的調節。