La fonction de phagocytose est partagée par deux variétés de cellules appartenant à la famille des leucocytes (ou globules blancs):
Les neutrophiles sont les premiers à se rendre sur le lieu de l'inflammation. Dans les heures qui suivent, ce sont les monocytes qui parviennent au sein du foyer inflammatoire.
Ils y subissent une différenciation en macrophages, et vont persister pendant un laps de temps variable selon le site de l'inflammation, mais dans l'ensemble, beaucoup plus longtemps que les neutrophiles. Contrairement à ces derniers, les monocytes peuvent survivre après l'acte de phagocytose.
La phagocytose s’accompagne le plus souvent d’une brutale élévation de la consommation cellulaire en oxygène. En effet, la liaison d’une particule exogène à son récepteur membranaire entraîne une activation de la NADPH oxydase, qui transfère des électrons du NADPH à l'oxygène moléculaire. Les activités oxygénés formés (H2O2, radicaux OH• et O2) se retrouvent en forte concentration dans le phagosome, où ils exercent des effets toxiques sur les micro-organismes phagocytés. De plus, certains macrophages sont capables après induction d’une NO synthase de produire des dérivés nitrés, notamment le monoxyde d'azote, par oxydation des noyaux azotés de la L-arginine. Le monoxyde d’azote, qui est libéré lors de l'infection de macrophages par des bactéries, des levures, des parasites ou des champignons, contribue à l'élimination de ces organismes.
Pendant l’étape de digestion, il y a l’activation de lysosomes, constituant ainsi un phagolysosome. Les divers enzymes vont se déverser et, selon leur spécificité, s'attaquer aux divers constituants de la particule ou du micro-organisme pour la digestion totale.
Dans les cas de persistances par des micro-organismes (bactéries ou virus), il y a la digestion partielle avec présentation des peptides antigéniques par les molécules de classe II du CMH.
La multiplication du micro-organisme :
Dans tous les cas, le macrophage doit être activé : c'est le rôle de la cellule Th1 qui, par la sécrétion d'interférons, activera le macrophage « embarrassé ».