單核吞噬細胞系統的功能，除吞噬、清除異物和衰老傷亡的細胞外，巨噬細胞在免疫應答中還具有重要作用：它是主要的抗原呈遞細胞，在免疫應答的起始階段，巨噬細胞能捕獲和處理抗原，巨噬細胞能把抗原最具特征性的分子基因(抗原決定基)予以保留，并與巨噬細胞自身的MHC-II類分子結合，形成抗原肽-MHC分子復合物，將抗原肽呈遞給T細胞，促進免疫應答，故巨噬細胞是抗原呈遞細胞(antigen presenting cell, APC)；
在免疫應答的效應階段，它又能聚集于病灶周圍，成為破環靶細胞和吞噬細菌的重要成分。此外，此系統還具有分泌多種生物活性物質(如溶菌酶、補體、腫瘤生長抑制因子)等功能。