白细胞的主要功能是通过吞噬、消化及免疫反应，实现对机体的保护防御功能，抵抗外来微生物对机体的损害。白细胞具有渗出性、变形运动及吞噬作用等生理特性，这是它们执行防御功能的生理基础。
中性粒细胞是体内主要的吞噬细胞，它能够吞噬病原微生物、组织碎片及其他异物，特别是急性化脓性细菌，在机体内起着抵御感染的重要作用。因此;当血液中的中性粒细胞减少到1×109/L时，机体抵抗力明显降低，很容易感染。另外，中性粒细胞还能通过吞噬作用清除体内的坏死组织和免疫复合物。
嗜酸性粒细胞在体内的主要作用是，限制嗜碱性粒细胞在速发型过敏反应中的作用，并参与对蠕虫的免疫反应。血液中的嗜碱性粒细胞胞质中的颗粒含有多种生物活性物质，如组胺、肝素、过敏性慢反应物质和嗜酸性粒细胞趋化因子A等。这些活性物质主要有两方面的作用，一方面引起哮喘、亨麻疹等过敏反应的症状;另一方面又可通过释碑嗜酸性粒细胞趋化因子A，把嗜酸性粒细胞吸引过来，聚集于局部以限制嗜碱性粒细胞在过敏反应中的作用。
单核细胞具有较强的变形运动和吞噬能力。当它渗出毛细血管进入组织后，进一步发育成巨噬细胞，后者具有更强的吞噬作用。淋巴细胞在免疫应答反应过程中具有重要作用。