Il meccanismo con cui le cellule eucariotiche fanno chemiotassi è del tutto diverso da quello dei batteri; tuttavia, il sentire gradienti chimici è sempre un passo cruciale nel processo. A causa delle loro dimensioni, i procarioti non sono in grado di riconoscere gradienti di concentrazione efficaci, pertanto queste cellule controllano e valutano il loro ambiente con un nuoto costante (tratti consecutivi di nuoto a diritto e tumbles). A differenza dei procarioti, le dimensioni delle cellule eucariotiche danno la possibilità di distinguere gradienti e, quindi, si arriva ad una distribuzione dei recettori dinamica e polarizzata. L'induzione di questi recettori da parte di chemioattrattanti o chemiorepellenti porta alla migrazione verso o via dalla sostanza chemiotattica.