細胞凋亡過程可分為兩階段：開始階段和效應階段。在開始階段又可分為兩個途徑：外始式和內始式。
外始式途徑：
外始式途徑是通過TNF受體家族（如CD95）的受體與配體結合開始的。這些配體有癌癥壞死因子（TNF），和其他細胞因子，后者可以由如T淋巴細胞分泌。 在FADD（Fas偶聯死亡區域蛋白Fas-associated death domain protein）的協助下，受體不斷在細胞質中收集半胱天冬酶原8（Procaspase 8）。后者通過高密度自催化激活自身。激活的半胱天冬酶8（Caspase 8）將會引發所謂的Caspase級聯反應。
因此在艾滋病人體內，很多未受感染的白細胞也會凋亡：人類免疫缺乏病毒通過Nef蛋白質激發未受感染的防御細胞的程序性死亡。抑制劑鹽酸法舒地爾可以阻斷這一機制。
內始式途徑：
內始式途徑始于腫瘤抑制基因如p53，一個轉錄因子，它會受DNA損傷激發。P53能刺激Bcl-2家族中于細胞凋亡前起作用的成員（如Bax, Bad）的表達。這將導致線粒體內外膜間的物質釋放，如細胞色素C和Smac/DIABLO，它們都是作用于細胞凋亡前的物質。細胞色素C和胞質中的Apaf-1以及Procaspase 9共同組成所謂的凋亡體，其實就是Caspase 9的激活形式。它和Caspase 8一樣引起Caspase級聯反應。