Hormone können auch an intrazelluläre Rezeptoren, Proteinrezeptoren in der Zielzelle, binden, um die Zellfunktionen zu verändern. Zuerst diffundieren fettlösliche Hormone wie das Steroid Testosteron leicht durch die Zellmembran der endokrinen Hodenzellen. Sobald sie sich außerhalb der extrazellulären Flüssigkeit befinden, heften sich diese Hormone an die Transportproteine, um löslich zu bleiben, was im wässrigen Blutkreislauf besonders wichtig ist. In der Zielzelle löst sich das fettlösliche Hormon vom Transportprotein und diffundiert dann durch die Zellmembran. Jetzt bindet es in der Zelle an die intrazellulären Hormonrezeptoren, in diesem Fall an die Androgenrezeptoren. Dieser Komplex kann in den Zellkern gelangen und sich dann an eine bestimmte DNA-Sequenz namens Hormon-Response-Element binden, die die Gentranskription und -translation auslöst und so die Produktion von mRNA und die Genexpression reguliert.