將顆粒狀物質吞入細胞內的過程。原生動物攝取營養物質的重要手段。在多細胞動物，部分細胞特化成吞噬細胞，通過吞噬活動完成保持自身穩定和對外防禦的功能。在人體，中性粒細胞和單核吞噬細胞系統執行這一重任。占白細胞總數60～70％的中性粒細胞是通過吞噬作用消滅入侵病原體的最重要的細胞。單核吞噬細胞系統，包括血液中的單核細胞和由此衍生的各種組織內的巨噬細胞，除發揮吞噬作用外，另一重要功能是參與機體的特異性免疫反應。
細胞通過膜的包裹裹活動將胞外物質轉運到胞內的過程稱為內吞作用。顆粒性物質的吞入稱為吞噬作用，胞外液體的吞入稱為吞飲作用。它們都是細胞的主動運輸、消耗能量的過程。
吞噬作用主要包括吞噬細胞的趨化、吸附、吞入及胞內處理等過程（圖1)。
趨化作用 某些淋巴因子、抗原—抗體復合物、補體及細菌的代謝產物等引起吞噬細胞向病灶處定向移動的過程。引起趨化作用的物質稱為趨化因子，中性粒細胞比單核細胞更迅速地對趨化因子產生應答。在吞噬細胞膜上有趨化因子的受體，趨化效應取決於趨化因子與受體的結合。其機理尚不清楚。重要的趨化因子有：①補體C5a。是補體C5的裂解產物，為含有74個氨基酸殘基的多肽，對嗜中性粒細胞和單核吞噬細胞都有較強的趨化活性，在嗜中性粒細胞膜上發現有C5a的受體。②包括白細胞介素8和單核細胞趨化蛋白。前者主要由單核細胞產生，對嗜中性粒細胞有趨化和活化作用。後者可由T細胞和單核吞噬細胞等產生，對單核細胞有趨化和激活效應。白細胞趨化因子，一種淋巴因子，由T淋巴細胞分泌的蛋白質，能把多形核粒細胞吸引到細胞介導的免疫損傷部位。③白三烯B4。是花生四烯酸在脂氧合酶作用下產生的。它是由嗜中性粒細胞受某種適當刺激後產生的。參與嗜中性粒細胞進入病灶的正反饋機制。④變性蛋白質。各種組織細胞損傷壞死後產生的許多變性蛋白質具有趨化效應，這是利於機體清除損傷壞死的組織細胞。⑤甲酰甲硫胺酰肽。是人工合成的趨化因子，對中性粒細胞有很強的趨化活性，常用於實驗研究。很多細胞中含有類似物質。趨化因子對嗜中性粒細胞有多種作用，除瞭趨化活性外，還誘導白細胞顆粒內含物的分泌，改變粘附力以及增強代謝活性。
吸附 吞噬細胞到達病灶後，並不吞噬機體正常的細胞，這就是識別過程。識別機理尚不很清楚。有兩種解釋：①吞噬細胞和被吞噬顆粒間機械性地密切接觸。這取決於顆粒的表面性質。被吞噬顆粒足夠大或密集成堆，與吞噬細胞接觸時便不能移開，顆粒或固定在機體組織上，或處於兩個吞噬細胞間，這些都有利於吞噬細胞的接觸。這種現象稱為接觸吞噬或表面吞噬。②吞噬細胞上有抗體Fc段和補體 C3b段的受體。被吞噬顆粒與抗體結合或者再固定補體，於是吞噬細胞上的受體與被吞噬顆粒上的抗體或補體便結合，導致密切接觸，這稱為調理作用，具有調理作用的物質（如抗體和補體）稱為調理素。吸附是非耗能的過程。
吞入 在吞噬細胞和被吞噬顆粒密切接觸後，細胞膜逐漸包繞該顆粒，使之進入細胞內形成吞噬體。這是消耗能量的過程，與細胞漿中的微絲活動有關。具體機制尚不清楚。一種解釋是吞噬細胞有很強的運動性，當細胞膜與被吞噬顆粒緊密接觸時，接觸局部停止運動，而鄰近部分繼續活動，導致膜包繞顆粒，最終形成吞噬體。另一種解釋是調理化的顆粒（結合有抗體和(或)補體的顆粒）與吞噬細胞間發生拉鏈樣相互作用（圖2）。
胞內處理 以細菌為例，細胞被吞噬到胞漿中形成吞噬體，吞噬體與溶酶體（或稱初級溶酶體）融合形成吞噬溶酶體（或稱次級溶酶體），因而溶酶體內容物進入吞噬體中。這一過程稱為脫顆粒。隨之發生一系列復雜的生物化學等過程，最終細菌被殺死並消滅掉。殺菌機理包括依賴氧和不依賴氧的兩種。吞噬細胞在吞噬細菌後，激活酶系統，產生對細菌有毒性的反應產物。首先NADPH氧化酶(NADPH是一種輔酶)作用於分子氧形成超氧化物，它對細菌有極強的毒性，在超氧化物歧化酶作用下轉變成H2O2(過氧化氫)，在過氧化氫酶作用下，H2O2分解為水和分子氧。在髓過氧化物酶作用下，H2O2和氯反應生成GL2O卆；由H2O2、鹵化物和髓過氧化物酶組成的體系具有強大的殺菌活性。還存在不依賴氧的殺菌機理，如溶酶體內的酸性環境、溶菌酶、乳鐵蛋白、白細胞溶菌素和吞噬細胞素等。細菌被殺死後，即為溶酶體內的各種酶類消化，其中包括透明質酸酶、組織蛋白酶、酯酶、膠原酶、核糖核酸酶、脫氧核糖核酸酶和酸性磷酸酯酶等。有些成分不能被徹底消化，則形成殘體留在細胞內或排出細胞外。
單核吞噬細胞缺乏顯著的髓過氧化物酶活性，雖然吞噬後細胞內也產生H2O2和超氧化物，但程度上遠不如嗜中性粒細胞。單核吞噬細胞的殺菌機理仍不清楚。可能這些細胞內含有的酸性水解酶、中性蛋白酶及溶菌酶等對殺菌起著更重要的作用。