细胞免疫是T细胞介导的免疫应答。当病原体侵入机体后，经抗原提呈加工处理，形成抗原-MHC分子复合物，提呈给T淋巴细胞识别。T细胞受抗原刺激后，活化、增殖、分化为效应T细胞（主要是CTL和CD4Th细胞），发挥免疫效应。

细胞免疫具有抗感染、抗肿瘤以及免疫损伤的作用。

抗感染

细胞免疫主要针对的是胞内寄生菌（如结核分枝杆菌、伤寒沙门菌、麻风分歧杆菌等）、病毒、真菌以及某些寄生虫感染；

抗肿瘤

细胞免疫在机体抗肿瘤小英中发挥关键作用。Tc细胞可以直接杀伤带有相应抗原的肿瘤细胞，细胞免疫过程中产生的某些细胞因子也可直接或间接增强巨噬细胞和NK细胞的抗肿瘤作用；

免疫损伤

细胞免疫应答可参与迟发性超敏反应、一直排斥反应及某些自身免疫病等病理过程的发生和发展。