Mnoho typů iontových kanálů reaguje spíše na chemické signály (ligandy) než na změny membránového potenciálu (obrázek 4.4E-G). Nejdůležitější z těchto ligandem řízených iontových kanálů v nervovém systému je třída aktivovaná vazbou neurotransmiterů (obrázek 4.4E). Tyto kanály jsou nezbytné pro synaptický přenos a další formy signálních jevů mezi buňkami, o nichž pojednávají kapitoly 5-8. Zatímco napěťově řízené iontové kanály, které jsou základem akčního potenciálu, obvykle propouštějí pouze jeden typ iontů, kanály aktivované extracelulárními ligandy jsou obvykle méně selektivní a umožňují průchod dvou nebo více typů iontů pórem kanálu.
Další ligandem řízené kanály jsou citlivé na chemické signály z cytoplazmy neuronů (viz kapitola 8). Tyto kanály mají na svém intracelulárním povrchu domény vázající ligandy, které interagují s druhými posly, jako je Ca2+ (obrázek 4.4F) a cyklické nukleotidy cAMP a cGMP (obrázek 4.4G). Tyto kanály mohou být selektivní pro specifické ionty, jako je K+ nebo Cl-, nebo mohou být propustné pro všechny fyziologické kationty. Hlavní funkcí těchto kanálů je převádět intracelulární chemické signály na elektrickou informaci. Tento proces je zvláště důležitý při smyslové transdukci, kdy kanály řízené cyklickými nukleotidy převádějí pachy a světlo na elektrické signály. Některé intracelulárně aktivované iontové kanály se nacházejí v povrchové membráně buňky, ale jiné jsou v intracelulárních membránách, například v endoplazmatickém retikulu. Tyto poslední kanály jsou selektivně propustné pro Ca2+ a regulují uvolňování Ca2+ z lumen endoplazmatického retikula do cytoplazmy. Uvolněný Ca2+ pak může vyvolat celou řadu buněčných reakcí.