Cuando una célula infectada sintetiza proteínas virales, muchas de esas proteínas son procesadas y degradadas en fragmentos peptídicos. Las células T citotóxicas reconocen a esos fragmentos virales que son presentados en la superficie de la célula infectada, en el contexto del complejo mayor de histocompatibilidad (CMH) de clase I.
La célula T libera citotoxinas que inducen la apoptosis de la célula infectada y perforinas que provocan perforaciones en la membrana plasmática.
En la imagen no se muestra el procesamiento de las propias proteínas celulares, que también son presentadas en el CMH clase I. Sin embargo, no son reconocidas por las células T citotóxicas.
La célula T se desprende de la célula infectada y permanece intacta hasta localizar otra célula blanco.