Az ioncsatornák számos típusa nem a membránpotenciál változására, hanem kémiai jelekre (ligandokra) reagál (4.4E-G ábra). Az idegrendszerben ezek közül a ligandumkapcsolt ioncsatornák közül a legfontosabb a neurotranszmitterek megkötésével aktiválódó osztály (4.4E. ábra). Ezek a csatornák nélkülözhetetlenek a szinaptikus transzmisszióhoz és az 5-8. fejezetben tárgyalt sejt-sejt jelátviteli jelenségek más formáihoz. Míg az akciós potenciál alapjául szolgáló feszültségkapcsolt ioncsatornák jellemzően csak egyféle iont engednek át, az extracelluláris ligandok által aktivált csatornák általában kevésbé szelektívek, két vagy többféle iont engednek át a csatorna pórusán.
A többi ligandkapcsolt csatorna érzékeny a neuronok citoplazmájából érkező kémiai jelekre (lásd a 8. fejezetet). Ezek a csatornák intracelluláris felületükön ligandkötő doménekkel rendelkeznek, amelyek kölcsönhatásba lépnek olyan másodlagos hírvivőkkel, mint a Ca2+ (4.4F ábra) és a ciklikus nukleotidok, a cAMP és a cGMP (4.4G ábra). Az ilyen csatornák lehetnek szelektívek specifikus ionok, például K+ vagy Cl- számára, vagy lehetnek permeábilisak minden fiziológiás kation számára. E csatornák fő funkciója az intracelluláris kémiai jelek elektromos információvá alakítása. Ez a folyamat különösen fontos az érzékszervi transzdukcióban, ahol a ciklikus nukleotidok által kapcsolt csatornák a szagokat és a fényt elektromos jelekké alakítják. Egyes intracellulárisan aktivált ioncsatornák a sejtfelszíni membránban találhatók, mások viszont intracelluláris membránokban, például az endoplazmatikus retikulumban. Ez utóbbi csatornák szelektíven áteresztők a Ca2+ számára, és szabályozzák a Ca2+ felszabadulását az endoplazmatikus retikulum lumenéből a citoplazmába. A felszabaduló Ca2+ aztán a sejtválaszok széles skáláját válthatja ki.