cGMP este un regulator comun al conductanței canalului ionic, glicogenolizei și apoptozei celulare. De asemenea, relaxează țesuturile musculare netede. În vasele de sânge, relaxarea mușchilor netezi vasculari duce la vasodilatație și la creșterea fluxului sanguin.

cGMP este un mesager secundar în fototransducția în ochi. În fotoreceptorii ochiului mamifer, prezența luminii activează fosfodiesteraza, care degradează cGMP. Canalele ionice de sodiu din fotoreceptori sunt închise de cGMP, astfel încât degradarea cGMP determină închiderea canalelor de sodiu, ceea ce duce la hiperpolarizarea membranei plasmatice a fotoreceptorului și, în cele din urmă, la transmiterea informațiilor vizuale către creier.

cGMP este, de asemenea, văzut că mediază pornirea atracției dendritelor apicale ale celulelor piramidale din stratul cortical V spre semaforină-3a (Sema3a). În timp ce axonii celulelor piramidale sunt respinși de Sema3a, dendritele apicale sunt atrase de ea. Atracția este mediată de nivelurile crescute de guanilat ciclază solubilă (SGC) care sunt prezente în dendritele apicale. SGC generează cGMP, conducând la o secvență de activări chimice care au ca rezultat atracția spre Sema3a. absența SGC în axon determină repulsia de la Sema3a. această strategie asigură polarizarea structurală a neuronilor piramidali și are loc în dezvoltarea embrionară.

cGMP, ca și cAMP, este sintetizat atunci când receptorii olfactivi primesc intrare mirositoare. cGMP este produs lent și are o viață mai susținută decât cAMP, ceea ce l-a implicat în răspunsurile celulare pe termen lung la stimularea mirosului, cum ar fi potențarea pe termen lung. cGMP în olfactiv este sintetizat atât de guanilil ciclază cu membrană (mGC), cât și de guanilil ciclază solubilă (sGC). Studiile au descoperit că sinteza cGMP în olfactiv se datorează activării sGC de către oxidul nitric, un neurotransmițător. cGMP necesită, de asemenea, niveluri intracelulare crescute de cAMP și legătura dintre cei doi mesageri secundari pare să se datoreze creșterii nivelului de calciu intracelular.