L'estradiolo rilasciato in circolo si trova prevalentemente in forma legata ad una specifica globulina legante gli ormoni sessuali o SHBG, oppure all'albumina, e giunge agli organi bersaglio ove agisce, nelle singole cellule target, tramite un recettore intracellulare (non ha problemi, infatti, ad attraversare la membrana essendo altamente lipofilico) che traslocato nel nucleo agisce quale modulatore dell'espressione genica, aumentando o diminuendo la sintesi di proteine che determinano l'effetto biologico dell'ormone.