Kemiska budbärare binder till metabotropiska receptorer för att utlösa en mängd olika effekter som orsakas av biokemiska signalkaskader. G-proteinkopplade receptorer är alla metabotropa receptorer. När en ligand binder till en G-proteinkopplad receptor aktiverar ett guaninnukleotidbindande protein, eller G-protein, en kaskad av andra budbärare som kan förändra gentranskriptionen, reglera andra proteiner i cellen, frigöra intracellulärt Ca2+ eller direkt påverka jonkanaler på membranet. Dessa receptorer kan förbli öppna från sekunder till minuter och är förknippade med långvariga effekter, t.ex. modifiering av synaptisk styrka och modulering av synaptisk plasticitet på kort och lång sikt.
Metabotropa receptorer har en mångfald av ligander, inklusive, men inte begränsat till: små molekylära transmittorer, monoaminer, peptider, hormoner och till och med gaser. I jämförelse med snabbverkande neurotransmittorer tas dessa ligander inte upp igen eller bryts ned snabbt. De kan också komma in i cirkulationssystemet för att globalisera en signal. De flesta metabotropa ligander har unika receptorer. Några exempel är: metabotropa glutamatreceptorer, muskariniska acetylkolinreceptorer, GABAB-receptorer.