巨噬細胞是一種具多用途多功能的細胞。作為體內的“清道夫”，它們會去除體內那些壞掉死去的細胞以及其他廢料。它們是眾多個細胞中首個“呈遞”抗原的，所以它其中有一個重要的功能就是啟動一個免疫反應。另外，作為一個分泌細胞，單核細胞及巨噬細胞對于免疫反應的調整和炎癥的發展尤為必需。這是因為它們會大量地產生出一系列強勁的化學物質（單核因子），其中包括酶、補體蛋白和調節因子如白細胞介素1。同時，因為它們身上有淋巴因子感受器，因此可以被激活為僅追擊單一的入侵微生物或者腫瘤細胞的狀態。
在病原體被消化后，巨噬細胞會把相應抗原（一個分子，常為病原體表面的蛋白質并被免疫系統作辨別之用）呈遞予對應的輔助型T細胞。呈遞過程中，它們將這些抗原整合至細胞膜，并把抗原結合在主要組織相容性復合體II型分子（MHC II）之上以告之其他白細胞，雖然它有抗原在其表面，但它并非病原體。
隨后，抗原呈遞導致了抗體的產生。產生的抗體會依附在病原體的抗原上，這使病原體更易被巨噬細胞的細胞膜黏著，甚至被巨噬細胞所吞噬。在一些情況下，有部分病原體能夠有效抵抗巨噬細胞的黏附。抗體覆蓋著抗原的情形，就如魔鬼氈附著在某物的有毛表面上一樣。
在淋巴結中，吞噬了病原體的巨噬細胞的表面所呈現的抗原（MHC II），會刺激I型T輔助細胞（TH1）的增值，而其主因是巨噬細胞分泌的白細胞介素12。當處于淋巴核的B細胞通過其表面的抗體來識別位于細菌表面的相同但未處理的抗原時，這些抗原則會被吞噬以及處理。其后，已被處理的抗原會通過B細胞表面上的MHCII進行呈遞。已經增值的TH1上的受體開始對抗原—MHCII復合物進行辨認（在共刺激因子CD40和CD40L存在的情況下），并導致B細胞產生可以幫助抗原調理作用的抗體，使得吞噬細胞可以更好地清除細菌。
巨噬細胞亦會針對腫瘤細胞和一些受菌類或寄生物所感染的細胞作出防衛。當一個T細胞辨認出異常細胞表面的獨特抗原時，T細胞會變成一個活躍的效應細胞以釋放一種被稱之為淋巴因子的化學介質，而這種物質會刺激巨噬細胞令其變得更具侵略性。其后，這些被激活的或“加強的”巨噬細胞則更容易去吞噬及消化這些已受感染的細胞。這種巨噬細胞是不會對抗原產生特異性防衛反應，反而會攻擊所有在它被激活之地周圍的細胞。