人體和動物血液和組織中的無色細胞，有細胞核能作變形運動。Leuco一詞源於拉丁語，意即白色，cyte即細胞。白細胞一般有活躍的移動能力，它們可以從血管內遷到血管外，或從血管外組織遷到血管內。因此，白細胞除存在於血液和淋巴中外，也廣泛存在於血管、淋巴管以外的組織中。白細胞能吞噬異物產生抗體，在機體損傷治癒、抗禦病原的入侵和對疾病的免疫方面起著重要的作用。
白細胞依細胞質內有無顆粒，分為粒細胞與無粒細胞兩大類。粒細胞依其顆粒粒染色特征不同又分為中性粒細胞、嗜酸性粒細胞和嗜堿性粒細胞。無粒細胞又分為單核細胞和淋巴細胞。淋巴細胞依其功能又分為若幹種。成年人白細胞數為每立方毫米5000～9000，其中中性粒細胞占60％～70％，嗜酸性粒細胞占1％～4％，嗜堿性粒細胞占0.5％～1％，單核細胞占3％～8％，淋巴細胞占20％～30％。幼兒血液中白細胞數高於成年人。不同生理狀態（如妊娠期）會引起白細胞數量的變化。有炎癥時，血中的白細胞數明顯增加。
白細胞及其他血細胞在胚胎發生中，最早都是來自於卵黃囊中的多能造血幹細胞。多能造血幹細胞在發育過程中，首先增生分化成為各系的定向幹細胞，單核細胞和中性粒細胞來源於中性粒細胞 -巨噬細胞的定向幹細胞，進一步分化為原單核粒細胞與原粒細胞。嗜酸性粒細胞和嗜堿性粒細胞來源於各自的定向幹細胞。淋巴細胞中兩個重要的亞類T淋巴細胞和B淋巴細胞，分別來自於不同的定向幹細胞。在個體發育中，最初在卵黃囊血島造血，後在肝臟、脾臟、胸腺等器官造血，最後，主要在骨髓造血。白細胞的各定向幹細胞經過一系列繁復的分化、增殖過程，形成不同類型的白細胞，然後進入血液循環。血中的白細胞進入組織中，成為組織器官的白細胞。
在動物的進化過程中，原始無脊椎動物，如海綿動物、腔腸動物隻有含有顆粒的變形細胞。圓口綱動物七鰓鰻開始出現淋巴細胞。高等脊椎動物的白細胞分化更為多樣。白細胞的形態、數目在不同的種屬之間差異很大，如雞、鴨、鼠和兔等，中性粒細胞也能被酸性染料染色，所以叫假嗜酸性粒細胞。狗的嗜酸性白細胞中顆粒較少，而馬的則顆粒大，數量多。貓、大鼠和小鼠血中一般看不到嗜堿性粒細胞，而兔的嗜堿性粒細胞則比人多5～10倍。此外，各種粒細胞細胞核的形態、顆粒的形態結構，不同種屬也有所不同。
白細胞是一個龐大的血細胞傢族，它們的形態結構和生理功能是多樣的，但是，它們之間不是相互孤立的，在機體的防護、免疫和創傷愈治過程中起協同作用。盡管它們是血液中的一類細胞成分，但它們功能的發揮，更多地體現在循環管道外的器官組織中。在功能方面它們與這些器官組織中的許多細胞成分如巨噬細胞、肥大細胞、成纖維細胞等密切相關。
中性粒細胞 大致呈球形，直徑10～15微米。賴特（Wright）氏染色細胞質呈無色或極淺的淡紅色。細胞核呈桿狀或2～5個不等數量的分葉狀。正常情況下，桿狀核和各數量分葉狀核的中性粒細胞有固定的比例。在電子顯微鏡下，中性粒細胞顆粒有3種類型。Ⅰ型顆粒，也叫初級顆粒，直徑約0.4微米，顆粒中含有過氧化物酶、酸性磷酸酶、吞噬素、溶菌酶、β－葡萄糖苷酸酶等。這類顆粒相當於光學顯微鏡下的嗜天青顆粒。Ⅱ型顆粒，直徑0.3～0.4微米，顆粒內有呈條紋的層狀結構。Ⅲ型顆粒，又名次級顆粒，直徑小於0.3微米。顆粒中含有堿性磷酸酶、溶菌酶、吞噬素、膠原酶、乳鐵素等。中性粒細胞Ⅲ型顆粒占80％，Ⅰ型Ⅱ型占20％。在發生過程中，Ⅰ型顆粒比Ⅲ型顆粒較早出現。中性粒細胞內含有大量糖原顆粒，極少量的線粒體，高爾基器呈痕跡狀，粗糙內質網與遊離核蛋白體偶爾可見，這樣的結構，說明中性粒細胞已極少進行蛋白質的合成。在細胞質內還有微絲與微管。中性粒細胞在正常情況下的壽命約8天，其中大部分時間生存在骨髓內，在血流中，它的半衰期估計為6～8小時。中性粒細胞的功能主要有趨向作用、吞噬作用和殺菌作用。引起中性粒細胞趨化的物質，叫做中性粒細胞趨化因子。血液循環中的中性粒細胞，可以通過變形運動無定向地穿過毛細血管內皮向周圍組織移動，但當有細菌侵入或發生炎癥時，中性粒細胞在趨化因子刺激下，可向細菌侵入或炎癥發生的部位定向移動和集中。除細菌釋放的某些多肽物質、炎癥部位組織的分解產物、抗原抗體復合物等是中性粒細胞的趨化因子外，炎癥部位激活的中性粒細胞，還能激發產生中性粒細胞趨化因子和釋放中性粒細胞不動因子，進一步吸引中性粒細胞，並使已聚集的中性粒細胞停留下來。中性粒細胞趨化作用的機制是，趨化因子在組織中擴散存在濃度分佈梯度，在趨化因子與中性粒細胞表面受體結合時，造成在細胞表面結合產物數量分佈的不均一性。最後影響中性粒細胞中肌動蛋白和肌球蛋白體系的收縮，引起細胞質流動，伸出偽足向趨化因子濃度較高的方向移動。
中性粒細胞吞噬能力強。當中性粒細胞與細菌等異物接觸後，在接觸部位周圍形成隆起，接觸部位的細胞膜下凹。由於微絲等的收縮作用，使細胞膜把異物包進細胞內形成小泡──吞噬體或吞噬小泡。中性粒細胞的吞噬作用還可通過調理作用實現。即在中性粒細胞表面有IgG的Fc段受體和補體 呌的受體。當細菌與相應抗體IgG結合形成抗體-細菌復合物或細菌與相應抗體(免疫球蛋白 G或M，IgG或IgM)，補體呌結合形成細菌-抗體-補體復合物後，通過中性粒細胞的抗體受體或補體受體，使復合物先結合到中性粒細胞上，再進一步被中性粒細胞吞噬。調理作用可以加速中性粒細胞的吞噬作用。當細菌或異物被吞噬進入中性粒細胞形成吞噬體後，細胞質內的顆粒與吞噬體接觸，顆粒內的物質向吞噬泡內釋放。產生的H2O2和活動的鹵化物可將細菌殺死。顆粒中溶菌酶，乳鐵蛋白和強的酸度也具有殺傷和抑制細菌的作用，最後由水解酶把細菌消化。中性粒細胞在接受細菌產物、抗原- 抗體復合物難溶性晶狀物和脂溶性物質刺激後，細胞的顆粒內容物也可以一定方式向細胞外釋放，釋放物除具有殺滅細菌、異物、誘導粒細胞的趨化運動外，酸性蛋白酶和中性蛋白酶等物質還可分解血管壁基膜，結締組織的膠原與彈性蛋白，參與炎癥反應。
嗜酸性粒細胞 大致呈球形，直徑為10～15微米，賴特氏染色使細胞質呈淺紅色，細胞核為桿狀或分葉形，細胞質中充滿著鮮紅色圓形顆粒，直徑為0.5～1.5微米。電鏡下，顆粒分兩種。A型顆粒含有結晶樣物質。B型顆粒較小，內容物均勻。兩種顆粒是否是同一種顆粒發育的不同階段，還不清楚。顆粒內有組胺酶，芳香基硫酸脂酶，磷脂酶D，磷脂酶B，血纖維蛋白溶酶，酸性磷酸酶，氰化物和不敏感的過氧化物酶等。嗜酸性粒細胞在骨髓和血液中的時間比中性粒細胞短，它主要分佈於組織中。組織中的嗜酸性粒細胞壽命約2～4天。嗜酸性粒細胞可以在嗜酸性粒細胞趨化因子作用下產生趨化運動，並吞噬、殺菌和向體內釋放其內容物。由於嗜酸性粒細胞內不存在中性粒細胞所具有的過氧化物酶、溶菌酶等成分，它的殺菌作用比中性粒細胞低得多。
寄生蟲感染可引起過敏反應。在過敏反應趨化因子作用下，嗜酸性粒細胞聚集到寄生蟲感染和炎癥反應區域，具有殺傷寄生蟲的作用。同時，嗜酸性粒細胞可以釋放芳香基硫酸脂酶，組胺酶，前列腺素PGE，緩解、消除過敏炎癥反應，使組織恢復正常。
嗜堿性粒細胞 大致為圓球形，直徑11～15微米，賴特氏染色細胞質呈極淺的棕紅色，胞質中有散在的、大小不一的紫色顆粒，顆粒直徑為0.1～0.2微米。細胞核為腎形或分葉形，但由於胞質中顆粒所遮蓋，在光鏡下，核的輪廓常不清。顆粒中有許多直徑為15微米左右的小粒結構，顆粒中含有組胺，過敏慢反應物前體，過敏嗜酸性粒細胞趨化因子，過敏中性粒細胞趨化因子，血小板激活因子前體等。嗜堿性粒細胞膜上有抗體IgE受體，可結合抗原刺激產生的特異性抗體 IgE，當抗原再次侵入，抗原通過特異性抗體 IgE與嗜堿性粒細胞結合；激活嗜堿性粒細胞，引起嗜堿性粒細胞顆粒內含物釋放到胞外──脫顆粒。顆粒內含物組胺過敏慢反應物(SRSA)等釋放可引起血管通透性增加，平滑肌收縮，呼吸道痙攣，肺應力降低等一系列過敏性炎癥反應。在嗜堿性粒細胞表面還有乙酰膽堿的M受體，腎上腺素的 α受體與β受體。當這些受體與對應配體結合時，可以分別促進或抑制顆粒內含物的釋放。
單核細胞 呈圓形或橢圓形，細胞直徑為10～18微米，賴特氏染色細胞質為淺灰藍色，胞質內有大小不等的直徑約為0.1～0.2微米的紫紅色顆粒。核呈腎形或馬蹄形。在電鏡下，細胞核中常染色質占有核的大部分。有1～3個核仁。細胞質中有粗糙內質網與遊離的核蛋白體，有許多線粒體，高爾基器發育較好，可見中心粒，說明它是能進行蛋白質合成和細胞分裂等活動的細胞。單核細胞的顆粒相當於初級溶酶體，含酸性磷酸酶，過氧化物酶和溶菌酶等。單核細胞有趨化、吞噬和殺菌作用，但因不能或極少產生殺菌力強的活性鹵化物，因此，它的殺菌作用遠不如中性粒細胞。單核細胞不是終末細胞，在血液中停留約40小時，而後離開血管進入周圍組織中，分化成吞噬細胞。現在普遍認為機體組織中廣泛存在的巨噬細胞及有吞噬功能的肝臟、枯否氏細胞、肺塵細胞、脾、淋巴結等的器官組織中的巨噬細胞，在發生中均來自單核細胞，統稱單核細胞吞噬細胞系統，具有吞噬處理抗原參與免疫反應、分泌和參與脂類和鐵蛋白代謝等功能。
淋巴細胞 存在於淋巴器官及其他器官組織中，是機體免疫功能最重要的細胞成分（見淋巴細胞）。