趨化性
中性粒細胞通過變形蟲運動經歷稱為趨化性的過程，這使它們能夠遷移到感染或炎癥部位。細胞表面受體允許中性粒細胞檢測分子的化學梯度，例如白細胞介素8(IL-8)、干擾素γ(IFN-γ)、C3a、C5a和白三烯B4，這些細胞使用這些分子來指導它們的遷移路徑。
中性粒細胞具有多種特異性受體，包括補體受體、白細胞介素和IFN-γ等細胞因子、趨化因子、凝集素和其他蛋白質。它們還表達用于檢測和粘附內皮的受體和調理素的Fc受體。
在對化學引誘物有反應的白細胞中，細胞極性受小Rho鳥苷三磷酸酶(RhoGTPases)和磷酸肌醇3-激酶(PI3Ks)的活性調節。在中性粒細胞中，PI3K的脂質產物調節Rac1、造血Rac2和Rho家族的RhoGGTP酶的激活，并且是細胞運動所必需的。Rac-GTPases調節細胞骨架動力學并促進中性粒細胞粘附、遷移和擴散。它們在質膜上不對稱地積累在極化細胞的前沿。在空間上調節RhoGTPases和組織細胞的前沿，PI3K及其脂質產物可以在建立白細胞極性方面發揮關鍵作用，作為告訴細胞爬行的指南針分子。
已經在小鼠中顯示，在某些條件下，嗜中性粒細胞具有一種特定類型的遷移行為，稱為嗜中性粒細胞聚集，在此期間它們以高度協調的方式遷移并聚集并聚集到炎癥部位。
抗菌功能
由于具有高度運動性，中性粒細胞迅速聚集在感染部位，被激活的內皮細胞、肥大細胞和巨噬細胞所表達的細胞因子所吸引。中性粒細胞表達并釋放細胞因子，進而放大其他幾種細胞類型的炎癥反應。
除了招募和激活免疫系統的其他細胞外，中性粒細胞在抵御入侵病原體的前線防御中也發揮著關鍵作用。中性粒細胞具有三種直接攻擊微生物的方法：吞噬作用（攝取）、脫粒（釋放可溶性抗微生物劑）和中性粒細胞胞外陷阱(NETs)的產生。
吞噬作用
中性粒細胞是吞噬細胞，能夠攝取微生物或顆粒。為了識別目標，它們必須涂有調理素——這一過程稱為抗體調理作用。它們可以內化并殺死許多微生物，每個吞噬事件都會導致形成吞噬體，活性氧和水解酶會分泌到吞噬體中。盡管與呼吸或能量產生無關，但在產生活性氧物質期間消耗氧氣被稱為“呼吸爆發”。
呼吸爆發涉及酶NADPH氧化酶的激活，它產生大量的超氧化物，一種活性氧。超氧化物自發衰變或通過稱為超氧化物歧化酶（Cu/ZnSOD和MnSOD）的酶分解為過氧化氫，然后通過綠色血紅素酶髓過氧化物酶將其轉化為次氯酸(HClO)。人們認為HClO的殺菌特性足以殺死被嗜中性粒細胞吞噬的細菌，但這可能是蛋白酶活化所必需的步驟。
盡管中性粒細胞可以殺死許多微生物，但中性粒細胞與微生物和微生物產生的分子的相互作用通常會改變中性粒細胞的周轉率。微生物改變嗜中性粒細胞命運的能力差異很大，可以是微生物特異性的，范圍從延長嗜中性粒細胞壽命到在吞噬作用后引起快速嗜中性粒細胞溶解。據報道，肺炎衣原體和淋病奈瑟菌可延緩中性粒細胞凋亡。因此，一些細菌——以及那些主要是細胞內病原體的細菌——可以通過破壞自發細胞凋亡和/或PICD（吞噬作用誘導的細胞死亡）的正常過程來延長中性粒細胞的壽命。另一方面，一些病原體（如化膿性鏈球菌）能夠通過促進快速細胞裂解和/或加速細胞凋亡至繼發性壞死點來改變吞噬作用后的中性粒細胞命運。