Tất cả các thành viên của họ VEGF đều có thể kích thích đáp ứng tế bào thông qua liên kết các trên thụ thể tyrosine kinase (cụ thể là thụ thể VEGF) trên bề mặt tế bào, kích thích hai thụ thể ghép cặp và kích hoạt tín hiệu thông qua phosphoryl hóa chéo (transphosphorylation). Cấu trúc VEGFR gồm 3 phần chính: vùng ngoại bào, vùng xuyên màng và vùng nội bào. Vùng ngoài bào chứa 7 domain giống immunoglobulin (Ig-like), nơi nhận tín hiệu từ VEGF; và vùng nội bào chứa một domain tyrosine kinase không liên tục, nới quá trình phosphoryl hóa chéo diễn ra sau khi hai thụ thể ghép cặp.

Trong khi tất cả VEGF đều tương tác với VEGFR2, VEGFR1 chỉ nhận tín hiệu từ VEGF-A.[7] VEGFR1 được xem như một thụ thể mồi (decoy receptor),[8] ngăn VEGF liên kết với VEGFR2 (đặc biệt quan trọng trong quá trình hình thành mạch máu ở phôi thai). VEGF-C/D là phối tử của VEGFR3, đóng vai trò quan trọng trong quá trình tân sinh mạch bạch huyết (lymphangiogenesis).[9]

Ngoài ra, neuropilin cũng được xem như thụ thể cho VEGF. Các VEGF tương tác với phức hợp neuropilin-VEGFR làm tăng đáp ứng trên tế bào nội mô trong quá trình tạo mạch máu.[10][11] Neuropilin là một receptor đa phối tử, ngoài VEGF, neuropilin cũng nhận tín hiệu từ các semaphorin nhóm 3, cạnh tranh với VEGF165 và vì vậy có thể điều hòa quá trình tân sinh mạch kích thích từ VEGF.[12]