Notch 信号通路在整个进化过程中表现出高度的保守性，在后生动物发育和体内平衡过程中协调多种生理机制。配体激活的 Notch 受体通过与 DNA 结合的 CSL-辅阻遏物复合物相互作用，启动下游靶基因的转录，形成经典的 Notch 信号通路。Notch 也可以通过不依赖于配体或 CSL 的非经典途径发挥作用。

经典的 Notch 信号通路在细胞间相互作用和基因转录调控中起主要作用。最初，Notch 蛋白以单链前体被转运到内质网。Notch 受体的 EGF 样结构域发生糖基化，随后转运到高尔基体中，Furin 转化酶在 Notch 跨膜区域的细胞外段切割 S1 位点，形成两个不同的片段：NECD 和 TMD。随后通过 Ca2+ 依赖性非共价键结合，形成异二聚体成熟 Notch 受体，被转运到细胞表面。Notch 异二聚跨膜受体与相邻细胞上的 Notch 跨膜配体结合。Notch 受体的 S2 切割位点被 ADAM (一种解整合素和金属蛋白酶) 切割，释放部分细胞外片段，形成一种称为“NeXT”瞬时中间肽，由 TMD 和 NICD 组成。下一步γ-分泌酶在 S3 切割位点切割 NeXT，NICD 释放。NICD 易位到细胞核，其 RAM 结构域与转录因子 CSL 相互作用，促进了 CSL 的共激活物复合物的形成，最终复合体促进 Notch 靶基因的转录。

Notch 信号还可以通过非CSL依赖的调控途径影响相关基因的表达，构成非经典Notch信号通路。该通路不需要 Notch 受体的切割。在脊椎动物中，非经典 Notch 靶点激活主要见于谱系受限的祖细胞和肿瘤形成。此外，Notch 可以在翻译后水平调节 Wnt/β-catenin 信号通路、Janus 激酶/信号转导和转录激活因子 (JAK/STAT) 通路、PI3K/AKT 通路、 NF-κB 通路，从而发挥其非经典的生物学功能。