TLR如同天然免疫的眼睛，監視與識別各種不同的疾病相關分子模式（PAMP），是機體抵抗感染性疾病的第一道屏障。其中TLR4不但可識別外源的病原體，還可識別內源性物質及降解物。
●TLR1的主要配體為分歧桿菌，細菌中的脂蛋白和三酰脂質肽。
● TLR4可以識別革蘭氏陰性菌脂多糖(LPS)，還可識別宿主壞死細胞釋放的熱休克蛋白(heat-shockproteins，HSP)，體內類肝素硫酸鹽和透明質酸鹽降解的多糖部分以及局部的內源性酶的級聯活化反應也可激活TLR4。
● TLR2的配體較TLR4的廣泛，包括脂蛋白，脂多肽，脂壁酸(LTA) 阿拉伯甘聚糖(LAM)及酵母多糖等。
● TLR5可以識別鞭毛蛋白，鞭毛蛋白是發現的TLR5的唯一配體。具有鞭毛蛋白的L型細菌、銅綠假單胞菌、枯草芽孢桿菌和鼠傷寒沙門菌等可被TLR5識別。
● TLR3特異識別病毒復制的中間產物ds-RNA，從而激活NF-кB和干擾素IFN-β前體。Doyle S E等證實，抗TLR3單克隆抗體能抑制成纖維細胞IFN-β的產生。Christopher A等證實TLR3還具有調控鼻病毒對人支氣管細胞感染的能力，這也說明了TLR3在宿主抵抗活病毒中發揮重要的作用。
● TLR7識別咪喹啉家族低分子量的咪唑莫特、R-848和R-847等。
TLR7、TLR8和TLR9高度同源，與其他TLR不同，它們在細胞內涵體中起作用，吞噬和包膜溶解后結合它們的配體，可識別微生物的核酸。
● TLR9識別細菌的CpG-DNA，激活B細胞和APC的免疫刺激特性。
另外，TLR對配體的識別，不同類型的TLRs可以組合，從而識別不同的PAMPs，如TLR1與TLR6可以協同TLR2對不同的PMAPs分子進行組合識別；TLR7可能同TLR9組合來介導CpG激活免疫細胞。其中TLR4/TLR4和TLR9/TLR9是以同源二聚體的形式進行；而TLR2/TLR4、TLR2/TLR6和TLR7/TLR8為異源二聚體，還有的二聚體中有一個亞單位尚未確定，如TLR3/TLR、TLR5/TLR。