初始T细胞（Naive T cell）在遇到抗原呈递细胞（如树突状细胞，DC）递呈的抗原并受到共刺激信号（如CD28与B7结合）后被激活，进而分化为不同的效应T细胞亚型，包括Th1、Th2、Th17和Tfh等，这一过程受到多种细胞因子的精细调控。
当激活的T细胞（Activated T cell）受到IL-12的刺激时，会向Th1细胞分化。Th1细胞高表达转录因子T-bet，其主要分泌IFN-γ等细胞因子。IFN-γ可进一步作用于Th1细胞自身，形成正反馈，强化Th1细胞的分化与功能。Th1细胞在细胞免疫中发挥关键作用，能够激活巨噬细胞等，增强其杀伤细胞内病原体（如病毒、结核杆菌等）的能力。
IL-4是诱导Th2细胞分化的关键细胞因子。激活的T细胞在IL-4的作用下，通过信号转导激活转录因子GATA-3，从而分化为Th2细胞。Th2细胞分泌IL-4、IL-5和IL-13等细胞因子。IL-4可促进B细胞增殖和抗体类别转换，产生IgG1和IgE；IL-5参与嗜酸性粒细胞的激活和增殖；IL-13则在抗寄生虫免疫以及过敏反应中发挥重要作用。Th2细胞主导的免疫应答主要针对寄生虫感染以及参与过敏反应等，即寄生性免疫。
Th17细胞的分化依赖于TGF-β、IL-6、IL-21和IL-23等多种细胞因子的协同作用。激活的T细胞在TGF-β和IL-6的共同刺激下，初始阶段表达转录因子RORγt，进而分化为Th17细胞。IL-21可自分泌作用于Th17细胞，促进其进一步分化和稳定。IL-23则对Th17细胞的维持和功能发挥重要作用。Th17细胞主要分泌IL-17A、IL-17F、IL-21和IL-22等细胞因子，这些细胞因子能够招募中性粒细胞，促进组织炎症反应，在抵御细胞外细菌感染以及组织炎症中发挥关键作用。
Tfh（滤泡辅助性T细胞）的分化同样受到多种因素调控。激活的T细胞在ICOS（诱导共刺激分子）等信号以及IL-6、IL-21等细胞因子的作用下，表达转录因子Bcl6，从而分化为Tfh细胞。Tfh细胞主要定位于淋巴滤泡，通过分泌IL-4、IL-21等细胞因子以及表达CD40L等分子，辅助B细胞在生发中心进行增殖、分化以及抗体亲和力成熟，对于体液免疫中高效抗体的产生至关重要。
初始T细胞向不同效应T细胞亚型的分化是一个复杂且高度调控的过程，受到多种细胞因子的诱导和转录因子的调控。