与过敏反应有关的细胞，主要有肥大细胞和嗜碱性粒细胞，肥大细胞常沿小血管和淋巴管分布，在皮肤真皮、呼吸道和消化管的黏膜结缔组织内较多，可分泌组胺、白三烯以及肝素、中性粒细胞趋化因子和嗜酸性粒细胞趋化因子。嗜碱性粒细胞数量较少，属于分泌颗粒，其胞质内所含成分与肥大细胞相似。此外，还有嗜酸性粒细胞，可抑制过敏反应。
少数人由于尚未明确的原因，其免疫系统对某些机体并无害的花粉、某些药物如青霉素等物质发生免疫应答。当机体第二次接触到这些物质即抗原时，会刺激肥大细胞与嗜碱性粒细胞，大量释放颗粒内容物，从而发生过敏反应，此时其中的组胺、白三烯可使皮肤的微静脉和毛细血管扩张，形成数量不等的红肿块，即荨麻疹，也可使肺内细支气管平滑肌痉挛，黏液分泌增多而诱发哮喘。较严重时，可使全身小动脉扩张，导致血压急剧下降，引起休克。
与此同时，肥大细胞释放的嗜酸性粒细胞趋化因子，可趋化嗜酸性粒细胞向过敏反应部位迁移，发挥抗过敏反应作用。因为嗜酸性粒细胞中含有的嗜酸性颗粒，是一种特殊的溶酶体，除含一般溶酶体酶外，还含有阳离子蛋白、组胺酶、芳基硫酸酯酶。所以该细胞释放的组胺酶能分解组胺，芳基硫酸酯酶能灭活白三烯，从而抑制过敏反应。