Тимус имеет форму вилки (отсюда и название вилочковая железа), расположен за грудиной, размеры его значительно уменьшаются с возрастом. Эта железа является своего рода «иммунологическим дирижером. Она не только продуцирует Т-лимфоциты, заселяющие тимусзависимые зоны лимфоидных органов паракортикальные зоны лимфатических узлов, параартериальные муфты селезенки, диффузные зоны Пещеровых бляшек, но и биологически активные вещества, служащие средством коммуникации различных лимфоидных клеток друг с другом и с другими клетками полинуклеарами, макрофагами, а также регуляторами созревания Т-клеток, миграции макрофагов, реакций фагоцитоза.

Претимоциты при попадании в тимус проходят по крайней мере два этапа дифференцировки, при первом из которых они приобретают некоторые антигены, служащие маркерами Т-клеток, а при втором способность отвечать на фитогемагглютинин (ФГА).

Различают несколько разновидностей периферических Т-лимфоцитов: Трлимфоциты, относительно короткоживущие, слабо рециркулирующие, мигрирующие преимущественно в селезенку, отвечающие сильнее на митоген конканавалин А (Кон А), чем на ФГА; Т2 лимфоциты, долгоживущие, активно рециркулирующие, составляющие основную часть лимфоцитов лимфатических узлов, лимфы, крови, отвечающие в одинаковой степени на ФРА и Кон А.

Различают также субпопуляции Т-лимфоцитов, ответственные за аллергические реакции гиперчувствительности замедленного типа (ГЗТ), Т-клетки-киллеры (от англ. kill — убивать), вызывающие отторжение чужеродных трансплантатов, в том числе и раковых клеток, Т-лимфоциты-хелперы (от англ. help — помогать) и супрессоры (от англ. supress пресекать). Т-лимфоциты-хелперы и супрессоры играют важную роль в выработке антител, способствуя ей или тормозя антителообразование, в индукции иммунологической толерантности. Причем отличаются эти клетки не только функционально, но и по особым маркерам, имеющимся на поверхности клеточной мембраны.