A principal diferença entre o sistema de primeiro e segundo mensageiro é que o sistema de primeiro mensageiro se refere às moléculas de sinalização extracelular, enquanto o sistema de segundo mensageiro se refere às moléculas de sinalização intracelular.
Os sistemas de primeiro e segundo mensageiro são compostos por vários tipos de moléculas de sinalização. Os primeiros mensageiros são moléculas extracelulares, geralmente hormônios ou neurotransmissores. Em contraste, os segundos mensageiros são moléculas intracelulares que transmitem sinais de receptores de membrana celular para alvos dentro da célula. O processo de sinalização celular inicia quando a molécula de sinalização (ligante) se liga ao receptor de uma célula. Essa ligação altera o domínio intracelular do receptor, que ativa as vias de sinalização intracelular.