Bạch cầu đơn nhân và đại thực bào cùng với tế bào tua của chúng phục vụ ba chức năng chính trong hệ thống miễn dịch. Đó là thực bào, trình diện kháng nguyên và sản xuất cytokine. Thực bào là quá trình hấp thu các vi khuẩn và các hạt sau đó là quá trình tiêu hóa và phá hủy các nguyên liệu này. Các tế bào đơn nhân có thể thực hiện quá trình thực bào bằng cách sử dụng các protein trung gian (cố định opsonin) như kháng thể hoặc bổ thể bao bọc mầm bệnh, cũng như bằng cách liên kết trực tiếp với vi khuẩn thông qua các thụ thể nhận dạng mẫu nhận ra mầm bệnh. Bạch cầu đơn nhân cũng có khả năng tiêu diệt tế bào chủ bị nhiễm bệnh thông qua độc tế bào trung gian kháng thể.