當病原體穿透皮膚或粘膜到達體內組織后，吞噬細胞首先從毛細血管中逸出，聚集到病原體所在部位。多數情況下，病原體被吞噬殺滅。若未被殺死，則經淋巴管到附近淋巴結，在淋巴結內的吞噬細胞進一步把它們消滅。淋巴結的這種過濾作用在人體免疫防御能力上占有重要地位，一般只有毒力強、數量多的病原體才有可能不被完全阻擋而侵入血流及其它臟器。但是在血液、肝、脾或骨髓等處的吞噬細胞會對病原體繼續進行吞噬殺滅。
以病原菌為例，吞噬、殺菌過程分為三個階段，即吞噬細胞和病菌接觸、吞入病菌、殺死和破壞病原菌。吞噬細胞內含有溶酶體，其中的溶菌酶、髓過氧化物酶、乳鐵蛋白、防御素、活性氧物質、活性氮物質等能殺死病菌，而蛋白酶、多糖酶、核酸酶、脂酶等則可將菌體降解。最后不能消化的菌體殘渣，將被排到吞噬細胞外。