人类初始和记忆CD4+T细胞显示出显著的异质性，可以通过使用流式细胞术以高分辨率对其进行解析。流式细胞仪可用于分析以及分离T淋巴细胞亚群。根据表面分子和转录因子的选择性或组合表达，以及特定细胞因子的产生，可以识别不同的T细胞亚群。细胞膜上表达的蛋白质，如趋化因子受体，指导T细胞归巢能力；核内染色的转录因子表明分化阶段和极化；在分泌之前在细胞内检测到的细胞因子产生是T细胞功能的基础。
CD4+T细胞在适应性免疫中发挥关键作用，以保护我们的身体免受病原体的攻击。它们可以通过获得效应和细胞毒性表型直接发挥其保护功能，也可以通过释放不同类型的细胞因子来间接发挥其保护功能，这些细胞因子可优化持久的CD8+T细胞反应并为B细胞产生抗体提供帮助。
CD4+T细胞以组装到暴露于APC细胞表面的MHCII类分子上的短肽形式识别Ag。在次级淋巴器官中被树突状细胞激活后，Ag特异性初始T细胞开始增殖并分化为能够迁移到外周组织发挥保护功能的效应细胞，以及迁移至B细胞滤泡为B细胞反应提供帮助。一旦病原体被清除，大多数效应T细胞会因凋亡而死亡，但其中一些会作为长寿命记忆T细胞持续存在，在再次暴露于同源Ag时可以提供增强的反应。
受树突状细胞在Ag识别时接收到的信号的影响，初始CD4+T细胞可以分化成多种表型，这些表型可以根据分化阶段、功能和归巢能力进行区分。
在过去的几十年中，随着用于灵敏检测细胞异质性的改进的分析技术的可用性，已识别的T细胞亚群的数量有所增加。此外，不同的亚群没有被清晰的边界划分，因为T细胞可以表现出中间表型，并且可以根据环境线索表现出表型可塑性和功能重编程。
成熟T淋巴细胞表达CD3蛋白复合物以及异二聚体TCR，该异二聚体TCR可由α/β(αβ)或γ/δ(γδ)链组成。大多数αβTCR常规T细胞表达CD4或CD8，尽管在循环中可以发现一小部分双阳性或双阴性T细胞。
在胸腺中，具有TCR的潜在自身反应性T淋巴细胞（识别由胸腺上皮细胞递呈的具有高亲和力的自身肽）通过一种称为负选择的机制被删除。然而，携带对自身肽具有中等亲和力的TCR的T细胞可以逃避负选择并优先发育成具有免疫抑制能力的独特CD4+T细胞群，即调节性T细胞(Treg)亚群。Treg细胞是外周耐受所必需的，可以根据IL-2受体α链(CD25)的组成型高表达和IL-7受体α链(CD)的低表达与常规CD4+T细胞区分开来。
传统的初始T(Tn)细胞在身体中巡逻，特别是在次级淋巴组织中，寻找它们的同源抗原。遇到抗原后，它们开始增殖并迅速分化为效应T细胞。清除病原体后，大多数效应细胞会死亡，而其中少数会发育成长寿的记忆细胞。根据其迁移能力和即时效应功能，记忆T细胞可分为在次级淋巴器官中再循环并具有高增殖能力的中央记忆(Tcm)细胞和具有外周即时反应能力的效应记忆(Tem)细胞，并通过产生效应细胞因子提供快速有效的二次反应。初始和记忆淋巴细胞可以根据CD45同种型CD45RA和CD45RO的互斥表达来区分：初始T细胞表达CD45RA而缺乏CD45RO；反之亦然，记忆细胞优先表达CD45RO而错过CD45RA表达。此外，淋巴归巢标志物CCR7和L-选择素(CD62L)可分出Tem、na?ve和Tcm，不过CD62L表达易受到冷冻保存的影响，从而使得CD62L只能用在新鲜分离的细胞。因此，CD45RA和CCR7的联合染色可以更稳定地区分初始(CD45RA+CCR7+)、Tcm(CD45RA–CCR7+)和Tem(CD45RA–CCR7–)细胞。除此之外，其实还有第四种亚群，就是重新获得CD45RA表达但缺乏CCR7的少见亚群（CD45RA+CCR7–，Temra），这个亚群由高度分化的效应记忆细胞组成，对持久性病毒感染有特异性。此外，在CD45RA+CCR7+初始T细胞门内发现了一小群具有较强的增殖和自我更新能力的记忆T细胞，这些细胞被称为干细胞样记忆(Tscm)细胞，可以根据FAS受体(CD95)的表达与真正的初始T细胞区分开来。
T辅助(Th)细胞的异质表型与其多重效应功能密切相关，可确保有效清除病原体并保护宿主。要进一步区分记忆T细胞亚群，就需要依赖其他趋化因子受体的表达模式，这些趋化因子受体引导T细胞从血管“穿墙而过”并归巢到发挥效应功能的组织。例如，Tfh细胞表达CXCR5，CXCR5指导它们迁移到淋巴结中的B细胞滤泡，在那里它们可以与Ag特异性B淋巴细胞相互作用并支持它们的活化和成熟以产生高亲和力Abs。除了CXCR5，活化的Tfh还表达高水平的PD-1和ICOS，这两个标志物定义了次级淋巴器官（例如扁桃体）和传出淋巴中Tfh效应细胞的表型。Tfh在循环中被称为循环Tfh(cTfh)，可以在人类外周血中检测到，通过CXCR5的表达区分出来。
Th1细胞对于细胞介导的针对细胞内病原体的免疫至关重要，CXCR3的表达是其特征，CXCR3是一种趋化因子受体，可引导它们归巢到炎症组织。CCR5是另一种具有类似归巢特性的趋化因子受体，也被用于识别Th1细胞，但它仅在分化程度更高的Th1效应记忆群体中表达。
Th2细胞负责针对大型细胞外病原体（如蠕虫）、毒液和有害外源物质的适应性免疫反应，的解毒。过度的Th2介导的免疫反应与过敏有关。Th2淋巴细胞富含趋化因子受体CCR3、CCR8尤其是CCR4的表达，而前列腺素D2受体CRTh2仅表达在终末定向Th2效应细胞的一个亚群中。值得注意的是，CCR8也在组织和肿瘤浸润性Treg细胞上表达。
Th17和Th22亚群对于清除细胞外病原体（例如细胞外细菌和真菌）至关重要，两者都缺乏CXCR3但是表达CCR6和CCR4。Th17可以通过杀伤细胞凝集素样受体CD(KLRB1)的表达来区分，而Th22则表达皮肤归巢受体CCR10。
最后，一个名为Th1*或Th1/17的淋巴细胞亚群对于防御细胞内细菌（如分枝杆菌）至关重要，兼具Th1和Th17细胞特征，并共同表达CXCR3、CCR6和CD。因此，单个趋化因子受体的表达不足以识别不同的Th亚群，而需要评估多个标志物的组合或互斥表达。事实上，cTfh细胞也可以根据CXCR3和CCR6表达进一步细分为CXCR3+Tfh1、CCR6+Tfh17和CXCR3-CCR6–Tfh2细胞亚群，这些不同亚群诱导初始B细胞分泌IgG、IgA和IgE的能力不同。
下面几幅图（