多細胞生命體進化出了特化的細胞以保護機體免受細菌、病毒與寄生蟲的攻擊。白細胞正是我們體內發揮防禦清除功能的細胞。白細胞最初產生於骨髓中，其中一部分可進入脾髒、胸腺與淋巴腺中完成最終的分化。機體響應刺激產生白細胞的時間是十分驚人的。當我們遭受流感病毒攻擊時，感染數小時內白細胞數量將升高至三倍。人們對免疫細胞保護機體免受感染機製的探索，無形中推動了生物醫學一個充滿活力的領域——免疫學的發展。
免疫係統的核心細胞是淋巴細胞或T細胞〔因其在胸腺（thymus）中成熟而得名〕與B細胞〔B代表法氏囊（bursa），是鳥類B細胞成熟的場所；而在其他動物中，B細胞於骨髓中發育〕（如圖15a所示）。T細胞可以進一步細分為不同類型的細胞，包括記憶、輔助、細胞毒性以及調節和抑製T細胞。T記憶細胞可以在機體成功抵抗感染後的很長一段時間裏仍攜帶有害物質及生物感染的相關信息（稱為抗原）。這一過程同樣可以通過接種疫苗來觸發。T記憶細胞通常可以存活終生，並持續監視機體內是否出現了特定的抗原。當重新接觸到特定抗原後，記憶T細胞將迅速分裂並通過其細胞表麵蛋白向免疫係統發出警告信號。鑒於自然界存在大量潛在的抗原序列，例如蛋白質中兩到三個連續的氨基酸、一個經過化學修飾的糖分子，甚至整個蛋白質分子均可作為抗原，因此我們機體內存在數百萬個不同的T記憶細胞。
調節性T細胞在免疫耐受過程中發揮著重要的作用。如果反應性T細胞在免疫反應中將自身蛋白誤認為是外源性蛋白，那麽調節性T細胞將會抑製反應性T細胞的作用。輔助性T細胞可以刺激其他免疫細胞的生長。如果將其他類型的T細胞比作免疫係統的外交官與將軍，那麽細胞毒性與自然殺傷T細胞便是軍隊中的步兵。它們可以識別病毒感染的細胞以及腫瘤細胞，並通過向靶細胞中導入特定蛋白，誘導其發生細胞死亡從而將其殺死。