לימפוציטים שמתבגרים בבלוטת התימוס (הנמצאת בחזה) ואחראים על התגובה החיסונית התאית (בניגוד לתגובת תאי B, המבוססת על הפרשת נוגדנים) ועל בקרת פעילותה של מערכת החיסון.
סוגים שונים של תאי T ממלאים פונקציות שונות בתגובה החיסונית. תאי T סייעים (helper T cells) שהופעלו מפרישים ציטוקינים שונים המעוררים יצירה של תאי T. תאי T ציטוטוקסיים (= תאים הורגים) משמידים תאים שמהקרומית שלהם מבצבץ אנטיגן זר (כגון של נגיף) הקשור למולקולות תלכיד תואם-רקמות I, וכן תאים סרטניים מסוימים ותאי שתלים. תאי זיכרון הם תאי T הנותרים במספר רב יחסית לאחר שהגורם הזר הושמד, ומאפשרים תגובה מהירה מאד במקרה של פלישה חוזרת.
