主要是靶細胞膜損傷后所致的細胞破裂和DNA斷裂引起的核崩解促使靶細胞死亡,至此過程CTL可產生多種細胞毒介質殺傷靶細胞,這些介質包括:穿孔素、絲氨酸酯醇、干擾素和腫瘤壞死因子,這4種介質中,穿孔素的殺傷機制是當殺傷細胞粘著在配細胞膜上,前者胞質含有的穿孔素顆粒在高濃度Ca2+存在下被降解,釋放穿孔素單位進入細胞間隙,通過聚合作用在靶細胞膜上形成跨膜通道,導致膠體滲透破壞細胞,但一般認為,在人體中不依賴Ca2+的非穿孔素殺傷及旁殺傷作用(如腫瘤壞死因子樣殺傷等)可能是機體殺傷靶細胞的基本途徑。而IL-2誘導的依賴Ca2+的穿孔素樣殺傷作用則可能是應激狀態下的輔助途徑。