中性粒細胞在血液的非特異性細胞免疫系統(tǒng)中起著十分重要的作用，它處于機體抵御微生物病原體，特別是在化膿性細菌入侵的第一線，當炎癥發(fā)生時，它們被趨化性物質吸引到炎癥部位。由于它們是借糖酵解獲得能量，因此在腫脹并血流不暢的缺氧情況下仍能夠生存，它們在這里形成細胞毒存在破壞細菌和附近組織的細胞膜。由于中性粒細胞內含有大量溶酶體酶，因此能將吞噬入細胞內的細菌和組織碎片分解，這樣，入侵的細菌被包圍在一個局部，并消滅，防止病原微生物在體內擴散。當中性粒細胞本身解體時，釋出各溶酶體酶類能溶解周圍組織而形成膿腫。

中性粒細胞的細胞膜能釋放出一種不飽和脂肪酸——花生四烯酸，在酶的作用下，由它再進一步生成一組旁分泌激素物質，如血栓素和前列腺素等，這類物質對調節(jié)血管口徑和通透性有明顯的作用，還能引起炎癥反應和疼痛，并影響血液凝固。

中性粒細胞內含許多彌散分布的細小的淺紅或淺紫色的特有顆粒，顆粒中含有髓過氧化物酶、酸性磷酸酶、吞噬素、溶菌酶等。髓過氧化物酶是中性粒細胞所特有，即使在有強吞噬作用的巨噬細胞中也極少或完全沒有這種酶。在細胞化學上，一般將這種髓過氧化物酶作為中性粒細胞的標志。中性粒細胞具有很強的趨化作用。所謂趨化作用，就是細胞向著某一化學物質刺激的方向移動。對中性粒細胞起趨化作用的物質，稱為中性粒細胞趨化因子。中性粗細胞膜上有趨化因子受體，受體與趨化因子結合，激活胞膜上的鈣泵，細胞向前方伸出片足，使細胞移向產(chǎn)生趨化因子的部位。

中性粒細胞的片足與產(chǎn)生趨化因子的異物接觸后，接觸處周圍的胞質形成隆起即偽足，接觸部位的細胞膜下凹，將異物包圍，形成含有異物的吞噬體或吞噬泡。中性粒細胞膜表面有IgGFc受體和補體C3受體，可加速吞噬作用。被吞噬的異物裹有抗體和補體時，與中性粒細胞膜上的相應受體結合，而加強了細胞對它的吞噬作用，稱為調理作用。細胞隨著吞噬作用的開始，導致細胞膜紊亂而引起呼吸爆發(fā)，細胞耗氧量增加，產(chǎn)生大量的過氧化物及超氧化物等細胞毒性效應分子，對寄生蟲具有殺傷活性。在IFN-γ和TNF刺激下，則可產(chǎn)生更多的過氧代謝陰離子，殺死胞外寄生蟲。中性粒細胞在殺死吞噬的細菌等異物后，本身也死亡，死亡的中性粒細胞稱為膿細胞。

中性粒細胞受細菌產(chǎn)物、抗原抗體復合物等作用時，細胞的顆粒內容物向細胞外釋放。釋出的酸性蛋白酶和中性蛋白酶，可以分解血管基膜、腎小球基膜、結締組織的膠原蛋白與彈性蛋白以及血漿中的補體C5、C15和激肽原等。其分解產(chǎn)物有的又是中性粒細跑趨化因子，能吸引更多的中性粒細胞。中性粒細胞釋放的物質中，還有嗜酸性粒細胞趨化因子、中性粒細胞不動因子(NIF)、激肽酶原、血纖維蛋白溶酶原、凝血因子、白三烯等。

除了在抗感染中起重要的防御作用外，中性粒細胞可引起感染部位的炎癥反應并參與寄生蟲感染引發(fā)的變態(tài)反應，從而引起免疫病理損害。抗體直接作用于組織或細胞上的抗原，中性粗細胞通過其Fc受體與靶細胞表面的IgGFc段結合，發(fā)揮ADCC作用，從而導致細胞毒型變態(tài)反應損害；當抗原抗體比例適合而形成19S大小的免疫復合物，不易被吞噬，沉積于毛細血管壁，激活補體，吸引中性粒細胞至局部。中性粒細胞通過Fc受體和C3b受體與免疫復合物結合并吞噬之。吞噬過程中脫顆粒，釋放出一系列溶酶體酶類，造成血管和周圍組織的損傷；在IgE介導的速發(fā)型變態(tài)反應的部位，也有中性粒細胞的聚集，說明中性粒細胞也參與了速發(fā)型變態(tài)反應導致的病理損害。