通過血管的血液白細胞的主要功能是通過吞噬、消化及免疫反應，抵禦外來微生物對機體的損害，實現對機體的保護。中性粒細胞具有活躍的變形能力、敏鋭的趨化性和很強的吞噬及消化致病微生物的能力，是吞噬微生物病原體的主要細胞。單核巨噬細胞的主要作用是吞噬消滅病毒、瘧原蟲和結核分支桿菌等致病物；識別和殺傷腫瘤細胞；識別和消除衰老受損的紅細胞、血小板；吞噬逸出的血紅蛋白，並參與體內鐵和膽色素的代謝。
此外，巨噬細胞還能產生細胞團刺激因子，調節粒細胞等血細胞的造血過程。淋巴細胞是人體免疫功能的主力軍，又可分為T淋巴細胞和B淋巴細胞兩種。T淋巴細胞主要執行細胞免疫功能。異物抗原經巨噬細胞吞噬處理後，將決定異物特異性的抗原物質傳送到T淋巴細胞，激活T淋巴細胞。T淋巴細胞能破壞具有這種特異抗原的異物。B淋巴細胞主要執行體液免疫球蛋白功能，能識別、凝集、溶解異物或中和毒素。可見，白細胞是名副其實的人體“衞士”。
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