Miễn dịch trung gian tế bào thuộc phạm vi nhiệm vụ của tế bào lympho T. Sau khi tế bào lympho T chấm dứt sự phát triển của mình ở tuyến ức, nó đi vào máu rồi đến cơ quan lympho ngoại biên. Sau đó nó lại quay vào máu trở lại cho đến khi gặp kháng nguyên. Để tham gia vào đáp ứng miễn dịch, các tế bào lympho T non phải được kích thích để tăng sinh và biệt hóa thành những tế bào có thể tham gia vào việc loại bỏ các tác nhân gây bệnh và lúc đó người ta gọi là tế bào lympho T hiệu lực.
Có ba dạng hoạt động của tế bào lympho T hiệu lực: Nó phát hiện các kháng nguyên bắt nguồn từ các yếu tố gây bệnh khác nhau và được trình diện bởi 2 loại phân tử MHC khác nhau thông qua thụ thể của tế bào lympho T (TCR ). Thụ thể của tế bào T được tổng hợp cũng tương tự quá trình hình thành phần lớn kháng thể bởi tế bào lympho B. Về lý thuyết có khoảng 1015 chất tiếp nhận đặc hiệu kháng nguyên tế bào được tạo thành .
Những kháng nguyên của các tác nhân gây bệnh phát triển trong bào tương (vi rut), các protein nội bào và protein đặc hiệu u ...(còn gọi là protein nội sinh) thì sẽ được vận chuyển lên bề mặt tế bào bởi phân tử MHC lớp I và trình diện cho tế bào TCD8 gây độc để nó trực tiếp diệt tế bào nhiễm.
Những kháng nguyên của những vi sinh vật gây bệnh phát triển trong những túi nội bào và cả vi khuẩn tiếp nhận ngoại bào, độc tố ... còn gọi là những protein ngoại sinh thì sẽ được vận chuyển lên bề mặt tế bào bởi phân tử MHC lớp II và trình diện cho tế bào lympho TCD4. Từ đó tế bào này có thể biệt hóa thành 2 loại tế bào lympho T hiệu lực:
- Biệt hóa thành tế bào lympho T gây viêm ( còn gọi là Th1); nó sẽ hoạt hóa đại thực bào nhiễm để đại thực bào có thể tiêu diệt các tác nhân gây bệnh nội bào.
- Biệt hóa thành tế bào lympho T hỗ trợ (còn được gọi Th2); nó sẽ kích thích tế bào lympho B sản xuất kháng thể để chống lại tác nhân gây bệnh (độc tố vi khuẩn ) .
Những tế bào ảnh hưởng lên tế bào lympho T hiệu ứng sẽ được coi như là tế bào đích.