細胞因子/免疫細胞因子最初用于將免疫調節蛋白（也稱為免疫遞質）與調節非免疫細胞增殖和生物活性的其他生長因子分離。有些細胞因子由相對有限的細胞類型產生，而另一些則由幾乎所有已知細胞類型產生。

重組細胞因子已在臨床應用，且持續嘗試從細胞因子開發雜交分子。必須意識到當前的知識仍然有限。細胞因子是雙向的，可以引發一連串反應，且可能表現出超出其期望的單一高度特定特性的活動。新因素不斷被發現，這些因素擴展了我們對細胞因子網絡的認識。

理解細胞因子作用的生物機制是醫學知識的重要貢獻。細胞因子作用的生物化學和分子生物學解釋了一些疾病，有時也解釋了一些較為晦澀的臨床方面。知道細胞因子能夠建立調控層級，并提供獨立和/或相互關聯的調控機制，從而賦予不同且互動的發育功能，這為當前及未來的臨床體驗奠定了堅實但相對復雜的基礎。

“1個生產細胞——1個細胞因子——1個靶細胞"的概念幾乎被所有更深入研究的細胞因子都代替了。因此，根據這些因子的生產細胞或目標細胞來分類也存在問題。

基于相同或共享的細胞因子生物活性分類，尤其是定義較寬泛的，也存在問題，例如：BCDF（B細胞分化因子）、BCGF（B細胞生長因子）、運動性細胞因子、化化細胞因子（化學因子）、CSF（菌落刺激因子）、血管生成因子或TRF（T細胞替代因子）。如HBGF組（肝素結合生長因子）等名稱考慮了多種細胞因子之間的生化共享特性，這也存在問題。

如今，細胞因子一詞被用作一個多樣的統稱，包括以納米-皮科莫爾濃度作為體液調控因子并調節單個細胞和組織功能功能的蛋白質和肽類。細胞因子還介導細胞間的相互作用，調控細胞外環境中發生的過程。許多生長因子和細胞因子通過防止程序性細胞死亡，作為細胞生存因子發揮作用。

細胞因子在生物活性和全身層面上與激素相似，例如炎癥、系統性炎癥反應綜合征、急性期反應、傷口愈合和神經免疫網絡。

細胞因子作用于比激素更廣泛的目標細胞。細胞因子與激素的主要區別在于，細胞因子不是由專門組織在專門腺體中的細胞產生。細胞因子是分泌蛋白，這意味著它們的表達位點無法預測其生物功能的分布。

研究發現，若干細胞因子的初級結構與酶相同。細胞因子不具備酶活性，盡管例外數量不斷增加。其他細胞因子需要蛋白水解激活。

細胞因子包括白介素、淋巴因子、單動素、干擾素（IFN）、集落刺激因子（CSF）、化學因子及多種其他蛋白質。

1型細胞因子由Th1輔助T細胞產生的細胞因子，而2型細胞因子則是由Th2輔助細胞產生的細胞因子。1型細胞因子包括IL-2（IL2）、IFN-γ（IFN-G）、IL-12（IL12）和TNF-β（TNF-b），而2型細胞因子包括IL-4（IL4）、IL-5（IL5）、IL-6（IL6）、IL-10（IL10）和IL-13（IL13）。

細胞因子序列的比較顯示，靈長類動物的非人類細胞因子關系密切。例如：IL-1α（IL1a）、IL-1 β（IL1b）、IL-2（IL2）、IL-4（IL4）、IL-5（IL5）、IL-6（IL6）、IL8（IL-8）、IL-10（IL10）、IL-12（IL12）、IL-15（IL15）、IFN-α（IFNA）、IFN-γ（IFN-G）和TNF-α（TNFA），它們在蛋白質和核酸層面上與人類序列有93%至99%的同源性。

細胞因子還可以根據二級和三級結構類型分類為家族組。例如：IL-6（IL6）、IL-11（IL11）、CNTF（C-NTF）、LIF、OSM（產酸抑素-M）、EPO（紅細胞生成素）、G-CSF（GCSF）、GH（生長激素）、PRL（催乳素）、IL-10（IL10）、IFN-α（IFN-A）、IFN-β（IFN-B）——形成長鏈4螺旋束。IL-2（IL2）、IL-4（IL4）、IL-7（IL7）、IL-9（IL9）、IL-13（IL13）、IL-3（IL3）、IL-5（IL5）、GM-CSF（GMCSF）、M-CSF（MCSF）、sf、IFN-γ（IFNG）形成短鏈四螺旋束。β-三葉結構由IL1-α（IL1A）、IL1-β（IL1B）、aFGF（FGF-酸性）、bFGF（FGF-堿性）、INT-2（INT2）、KGF（FGF7）形成。EGF、TGF-α（TGF-A）、βcellulin（BTC）、SCDGF、Amphiregulin、HB-EGF形成類EGF的反平行β折疊。

許多細胞因子通過分泌途徑被細胞分泌，因此被視為糖蛋白。大多數編碼細胞因子的基因通過替代剪接產生多種細胞因子，產生具有略有不同但生物學意義重大的生物活性分子。通常不同形式細胞因子或細胞因子家族成員的表達模式僅部分重疊，暗示每個因子具有特定作用。

膜結合的細胞因子與細胞外基質相關。細胞因子在可溶性和膜型態之間的切換是一個重要的調控事件。在某些情況下，細胞因子的膜形式被發現是正常發育必須的，可溶性形式無法全部替代。

許多細胞因子不儲存在細胞內，盡管TGF-β（TGF-b）和PDGF（P-DGF）儲存在血小板中，或TNF-α（TNF-A）和IL-8（IL8）存在于人類皮膚肥大細胞中。細胞因子的表達幾乎在所有層面都受到嚴格調控。這些因子通常僅在細胞激活后，響應誘導信號而產生。細胞因子和生長因子的產生和分泌通常依賴于情境，即它們的表達受單個接收信號的影響，同時也受通過一個或多個受體接收信號的平衡影響（這些受體本身可能受誘導/抑制表達的影響）。

細胞因子的表達在轉錄、翻譯和蛋白質合成層面受調控。細胞因子的表達似乎也因細胞類型和發育年齡而不同而不同地被調控。生產細胞的分泌或釋放是一個受調控的過程。一旦釋放，它們在循環中的行為可能由可溶受體以及特定或非特異性結合蛋白調控。調控也在靶細胞的受體層面以及控制響應細胞行為變化的信號通路層面起作用。

許多細胞因子是多元性效應因子，表現出多種生物學活性。多種細胞因子具有重疊活性，因此單個細胞經常與多個細胞因子相互作用，產生看似相同的反應（串擾）。這種功能重疊的一個可能結果是觀察到一個因素經常功能性地全部替代另一個因素，或者至少部分補償缺少另一個因素。由于大多數細胞因子具有普遍的生物活性，它們作為正常調節生理因子的生理意義往往難以評估。

在實驗性轉基因敲除動物中，細胞因子基因被基因靶向功能失活的基因功能研究在細胞因子研究中非常重要，因為與體外研究不同，它們通過突出該細胞因子缺失的影響，提供了關于特定細胞因子真實體內功能的信息。在許多情況下，這些研究表明，特定細胞因子基因的無突變在體內并不具有體外活性預期的效應。

細胞因子表現出刺激或抑制活性，并協同或拮抗其他因子的作用。單一的細胞因子在某些情況下引發的反應與其他情況下相反。特定細胞因子誘導的細胞活動類型、持續時間以及范圍，都會受到細胞微環境的顯著影響，例如細胞的生長狀態（稀疏或匯聚）、鄰近細胞類型、細胞因子濃度以及同時存在的其他細胞因子組合， 甚至是多個細胞因子作用于同一細胞的時間序列。在這種情況下，組合效應使單個細胞因子能夠向不同細胞子集傳遞多樣化信號。

盡管已知某些細胞因子具有至少部分生物學效應，但單細胞通常在不同細胞因子的反應中表現出不同的基因表達模式，可視為細胞因子受體特異性信號轉導通路存在的證據。這些過程中涉及共享且不同的轉錄激活因子，這些激活因子將信號從細胞因子受體轉導到DNA的轉錄調控元件，如STAT蛋白。

堿性FGF（bFGF）是低濃度下成纖維細胞的強型線粒原，高濃度時則是化學誘導劑。FGFb（FGF-b）也被證明是人類肝母細胞瘤來源的肝炎細胞的雙相調控因子，具體取決于濃度。干擾素-γ（IFN-γ）可以刺激被抗IgM預先刺激的B細胞增殖，并抑制IL-4誘導的同類細胞（IL4）的活性。另一方面，IL-4（白介素-4）激活B細胞并促進其增殖，同時抑制IL2在同一細胞中誘導的效應。至少兩種細胞因子如IL1-A（IL1A）和IL1-B（IL1B）的活性由內源性受體拮抗劑——IL1受體拮抗劑（IL1TA）調控。細胞因子如TNFA（TNF-A）、IFN-γ（IFN-G）、IL-2（IL2）和IL-4（IL4）被可溶受體抑制。包括IL-10（IL10）和TGF-β（TGF-B）在內的細胞因子會抑制其他細胞因子。

早期細胞因子會預激活細胞，使其能夠對晚期細胞因子做出反應。細胞因子一旦與對應基因結合，便會誘導合成新基因產物。其中幾種新產物本身就是細胞因子。此外，還有多種生物反應修飾劑作為抗細胞因子發揮作用。

細胞因子介質能迅速作用于多細胞生物的偏遠區域，多個靶細胞可以被快速降解。可以推測細胞因子在各種細胞間通信過程中起著關鍵作用，盡管其許多作用機制尚未被闡明。

對細胞因子在復雜生物體中表達的生理效應的深入研究表明，這些介質參與生物體所有系統性反應，包括調控免疫反應等重要過程，例如：BCDF（B細胞生長和分化因子）、BCGF（B細胞生長因子）、TRF（T細胞替代因子）、同型切換、炎癥過程， 造血和傷口愈合。

胚胎發生和器官發育涉及重要的介質——細胞因子。它們在這些過程中的活動可能與出生后觀察到的不同。細胞因子在神經免疫學、神經內分泌學和神經調節過程中起著關鍵作用。細胞因子還調控細胞周期、分化、遷移、細胞存活與死亡以及細胞轉化。病毒感染因子利用生物體內的細胞因子組合來規避宿主的免疫反應。病毒編碼因子至少以四種不同方式影響細胞因子的活性：抑制感染細胞中細胞因子的合成和釋放;通過干擾細胞因子與其受體之間的相互作用;通過抑制細胞因子的信號傳遞途徑;以及合成病毒編碼的細胞因子，這些細胞因子能抑制宿主細胞因子介導抗病毒過程的作用。細菌和微生物似乎還會產生具有類似細胞因子活性的物質，并利用這些物質來改變宿主的反應。

細胞因子在初級序列中很少彼此相關。有些似乎具有共同的三維特征，其中一些可以歸類為族群。例如，TNF配體超家族成員（LT-α除外）是2型膜糖蛋白（N端內），在細胞外結構域與TNF同源（整體同源性約20%）。HBNF家族包括成纖維細胞生長因子組的成員。包含多種因子的趨化因子群也具有保守序列特征。對多種細胞因子晶體結構的分析揭示了一個無法通過序列比較推斷的共同整體拓撲結構。

細胞因子的生物活性由特定膜受體介導，這些受體在所有已知細胞類型上均表達。細胞因子表達也受多種調控，盡管部分受體也具有固定性表達。

細胞因子受體蛋白是多亞基結構，結合配體，同時因其內在酪氨酸激酶具有信號轉導功能。許多受體通常在同一家族中共享共同的信號傳導受體成分，這至少部分解釋了細胞因子的功能冗余性。不同信號系統之間的交叉通信允許刺激多樣性整合，細胞在不同的生理條件下可以承受這些刺激。這些因素以及某些細胞因子受體的普遍分布，阻礙了定義關鍵反應細胞群體和細胞因子在體內具有生理意義的細胞特異性功能。許多受體與細胞內部特殊的信號傳導蛋白相關。受體會結合多種細胞因子。細胞因子受體被轉化為可溶結合蛋白，通過受體外質域特異性蛋白水解切割調控配體進入細胞。

細胞因子的特定活性成為當前治療干預概念的基礎，特別是在造血功能障礙治療和腫瘤治療中。應用包括化療和放療、骨髓移植以及一般免疫刺激。