Защитная функция белых клеток крови связана не только с обезвреживанием инфекционных агентов, но и с уничтожением любых клеток, генетически отличаются. Подобные клетки могут образовываться в организме вследствие нарушения передачи наследственной информации - мутаций. Полагают, что в организме в каждый момент может быть около 10 млн измененных клеток (примерная частота мутаций в период митозов составляет одну на миллион клеток). Большинство таких клеток нежизнеспособны и сразу погибают. Другие, наоборот, приобретают повышенную потенции к делению и могут превращаться в опухолевые. Для борьбы с этими клетками существуют реакции клеточного иммунитета. Клеточный иммунитет также имеет значение для обезвреживания некоторых вирусов и микроорганизмов.
В реакциях клеточного иммунитета принимают участие различные типы лимфоцитов клетки-киллеры (от англ. Killer - убийца), хелперы (от англ. Helper - помощник) и супрессоры (от англ. Suppress - подавлять), а также макрофаги и образуемые ими антитела, действующие локально.
Важная роль в реакциях клеточного, в том числе и трансплантационного, иммунитета, в распознавании чужеродных клеток принадлежит антигенам гистоспориднености (HLA - от англ. Human leukocytic antigens). Эти антигены находятся на плазматической мембране клеток, имеющих ядра, в том числе и в лейкоцитах. Антигены HLA являются гликопротеиды, прочно связанные с клеточной мембраной. Выделяют несколько основных подтипов антигенов: А, В, С, D, DR. Каждый из них в свою очередь имеет несколько подвидов. При наличии конкретного набора этих антигенов (а их около 100) клетки каждого человека очень специфичны. Эту специфичность контролирует клеточный иммунитет. В случае появления чужеродных антигенов включаются реакции отторжения, в которых участвует вышеупомянутая система защиты. Поэтому при необходимости пересадить орган следует очень тщательно подобрать донора по антигенной гистоспоридненистю (ближайшие антигены у однояйцевых близнецов). Но даже при тщательном подборе донора после пересадки органа следует ослаблять реакцию клеточного иммунитета. Одним из мощнейших природных ингибиторов иммунитета является глюкокортикоиды.