Để có thể hoạt động được, CD8 tạo thành một dimer-phức kép, bao gồm một cặp chuỗi CD8. Dạng phổ biến nhất của CD8 bao gồm một chuỗi CD8-α và một chuỗi CD8-β, cả hai đều là thành viên của siêu họ globulin với một miền ngoại bào giống globulin miễn dịch tùy biến (IgV) nối với màng tế bào bằng một nhánh mỏng và có đuôi trong nội bào. Các đồng phức kép (tức là 2 chuỗi giống nhau) ít phổ biến hơn của chuỗi CD8-α cũng được biểu hiện trên một số tế bào. Trọng lượng phân tử của mỗi chuỗi CD8 khoảng 34 kDa.[3] Cấu trúc của phân tử CD8 được xác định bởi Leahy, D.J., Axel, R., và Hendrickson, W.A. bởi nhiễu xạ tia X ở độ phân giải 2.6A. Cấu trúc này được xác định là có chứa nếp gấp beta-sandwich giống globulin-miễn dịch và chuỗi bên gồm 114 amino acid. 2% protein có dạng xoắn α và 46% thành nếp gấp β, còn 52% của phân tử thì trong các phần cuộn xoắn.