机体的淋巴细胞能识别肿瘤细胞并对它发生免疫反应。实验证明这种免疫反应大多是属于细胞毒活性，它可分为以下三种：
1、用化学致癌物诱发小鼠形成纤维肉瘤，把这些肉瘤细胞放在体外的培养系统中，加上抗小鼠纤维肉瘤的抗体后，再与正常的免疫效应细胞（如NK细胞、中性粒细胞和巨噬细胞等）一起培养，可以使肉瘤细胞溶解。这称为抗体依赖性细胞介导毒作用（ADCC）。这是由于上述免疫效应细胞表面带有IgG型Fc段的受体，因此能与已经和瘤细胞抗原相结合的IgG型抗体Fc段结合而发挥细胞毒的杀伤作用。效应一旦通过抗体而识别肿瘤时，即可分泌细胞毒因子（如穿孔素）或肿瘤坏死因子等来杀伤瘤细胞。
2、T淋巴细胞的细胞毒作用，发挥细胞毒作用的是一类细胞毒T细胞（CTL），这类细胞具有高度的特异性，只杀伤表面带有特异抗原和相应组织相融性抗原复合体（MHC）的瘤细胞。这是因为CTL细胞表面具有特异性抗原受体，能与带有相应抗原的瘤细胞相结合。它杀伤肿瘤细胞的机理目前认为主要是通过释放多种介质和因子来实现。如穿孔素（又称溶细胞素），当CTL与瘤细胞相结合时，CTL即可把含有穿孔素的颗粒从细胞中排出，穿孔素即从颗粒中释放出来，在有钙离子的条件下，12—16个穿孔素分子就可在瘤细胞膜上聚集形成管状并插入到细胞膜中，这样一来瘤细胞就被管状的穿孔素打成无数个小孔，最后终于导致细胞溶解。CTL还可分泌多种丝氨酸脂酶，这种酶能活化穿孔素而促进杀伤作用。此外，CTL还可分泌淋巴毒素（又称为肿瘤坏死因子—β）它可直接杀伤瘤细胞。
3、巨噬细胞。巨噬细胞是一种多潜能细胞，它可通过多种途径破坏体内的肿瘤细胞。首先巨噬细胞可吞噬肿瘤细胞，即使在较大的肿瘤块中，只要抵抗力正常，仍然有大量巨噬细胞浸润，其浸润程度与肿瘤的转移、扩散有密切的关系。其次巨噬细胞可被多种非特异性因子，如卡介苗、短小棒状杆菌、多种细菌内毒素及某些中药的多糖等所激活。活化的巨噬细胞有较强的清除肿瘤细胞的能力。近年来，又可用种种免疫方法，特异地激活巨噬细胞来破坏肿瘤，并能从特异免疫的机体中分离出特异性巨噬细胞“武装因子”，这种武装因子一旦与巨噬细胞结合，就获得特异性的杀伤肿瘤细胞的能力。此外，巨噬细胞还能和肿瘤特异性抗体结合，通过ADCC的作用来杀伤肿瘤细胞。由于巨噬细胞对肿瘤有上述的作用。因此有人提出活化巨噬细胞在机体肿瘤监视功能中起着重要作用。