La señalización celular es un término general que se refiere a los muchos y variados procesos por los cuales las comunicaciones que controlan las actividades a nivel celular se generan, mantienen, usan y finalizan. Una parte sustancial del genoma de un organismo generalmente codifica proteínas involucradas en los procesos de señalización, ya que la señalización celular está involucrada en todo, desde el desarrollo de un organismo hasta la respuesta a varios estímulos dentro y fuera del organismo. Para ilustrar la importancia de una señalización adecuada, los defectos en una sola vía de señalización pueden, en muchos organismos, causar problemas de desarrollo que conducen a la mortalidad infantil. La mayor parte de la señalización ocurre entre las células de un organismo individual, pero a veces puede ocurrir entre organismos de diferentes especies.
La señalización celular puede ocurrir de muchas maneras diferentes. Algunas tienen lugar dentro de una celda individual sin tener en cuenta las celdas externas. La comunicación intercelular puede ocurrir a través de la señalización yuxtacrina, por la cual dos células en contacto directo intercambian señales; señalización paracrina, por la cual las células se comunican a través de distancias celulares relativamente cortas; y señalización endocrina, por la cual las células que están relativamente distantes entre sí se comunican. Las células se comunican con células no adyacentes mediante la liberación de elementos de señalización en el entorno celular cercano o en la sangre. Las señales liberadas en la sangre se denominan hormonas y pueden causar cambios significativos en células distantes.
Es necesario que la generación y la proliferación de señales celulares estén estrechamente reguladas, por lo que las vías de señalización rara vez son tan simples como «la señal celular A causa el efecto B». Además, muchos procesos de señalización se superponen significativamente y pueden ser necesarios muchos componentes de señalización diferentes para generar un efecto. En consecuencia, los procesos de señalización celular se organizan comúnmente en «vías de señalización» que describen los diferentes componentes de señalización y regulación que existen entre la señal o señales iniciales y el efecto o efectos finales. Las diferencias en las vías de señalización celular pueden afectar la velocidad, la eficiencia y la precisión de la señal. Esto es importante, ya que a veces un estímulo o señal debe ser capaz de inducir un efecto poderoso muy rápidamente, mientras que en otros casos es más importante que un estímulo induzca una respuesta que corresponda a la fuerza de la señal.
Existen varios métodos diferentes por los cuales los investigadores estudian la señalización celular. Los métodos tradicionales generalmente se centran en identificar y describir partes particulares de una vía de señalización celular. Un posible método para hacerlo implica prevenir la expresión de un gen sospechoso de estar involucrado en una vía de señalización y observar los efectos. Otro enfoque para estudiar las vías de señalización celular implica un enfoque biológico conocido como biología de sistemas. En biología de sistemas, se analizan rutas de señalización amplias y ramificadas, se notan sus propiedades emergentes y se analizan los efectos de pequeñas alteraciones en todo el sistema.