粒細胞可由其在瑞氏染色下的表現分為中性粒細胞、嗜酸性粒細胞、嗜堿性粒細胞三類。其他不屬于粒細胞的白細胞主要為單核細胞和淋巴細胞。
中性粒細胞
在紅細胞之間的中性粒細胞，其細胞核分為多葉，可在細胞質中見到細胞內顆粒體。（經過吉姆薩氏染色后高倍放大）
中性粒細胞(Neutrophils)通常可在血液中發現，為最常見的吞噬細胞，占白細胞總數的50%到60%。中性粒細胞在人血中含量約為2500 - 7500個/mm，直徑約10~15μm，壽命半衰期約為6天。一旦收到對應信號，中性粒細胞可在30分鐘內經血液到達感染發生處。中性粒細胞可快速包圍并猛烈吞噬由補體和抗體覆蓋的異物。在吞噬結束后，中性粒細胞并不返回血液中，而是轉化為膿細胞并死亡。成熟的中性粒細胞比單核細胞小，且擁有分為兩到五區的細胞核，每個分區之間由染色質絲連接。在感染發生時骨髓并不直接產生中性粒細胞，而是中性粒細胞的前身髓細胞和前髓細胞。
長期以來人們已經認識到人類中性粒細胞細胞內顆粒體具有蛋白質降解能力并可殺菌。中性粒細胞可分泌生物活性物質刺激單核細胞與巨噬細胞，促進吞噬作用和與細胞內殺傷有關的活性氧化合物合成。中性粒細胞有兩種顆粒體：在較幼細胞中發現的基本顆粒體或嗜天青顆粒體和在成熟細胞中發現的特殊顆粒。基本質粒包含用于殺菌的陽離子蛋白與防御素、用于降解細菌蛋白質的蛋白質水解酶與組織蛋白酶G、用于破壞細菌細胞壁的溶菌酶和用于生成殺菌物質的髓過氧化物酶。基本顆粒體還可激活對與IgG抗體結合細菌的吞噬作用次級顆粒體包含生成毒性氧化物的相關化合物、溶菌酶和從細菌中搶奪必要鐵元素的乳鐵蛋白。
嗜酸性粒細胞
嗜酸性粒細胞(Eosinophils)細胞核同樣分為多葉（2到4葉）。因在血液中有較強脫粒傾向，嗜酸性粒細胞眾的顆粒數目不定。嗜酸性粒細胞的顆粒中包含了特殊的毒性蛋白以及組織蛋白酶，在殺滅如寄生性線蟲等寄生蟲的過程中扮演了重要的角色。該細胞上與IgE結合的受體也參與了此過程。嗜酸性粒細胞在吞噬過程中也起到了有限的作用。該細胞顆可進行抗原呈遞并調節其他免疫細胞（如CD4+ T細胞、樹突狀細胞、B細胞、肥大細胞、中性粒細胞、嗜堿性粒細胞等的功能）功能。嗜酸性粒細胞參與腫瘤細胞的消滅并促進損傷組織的的的修復。由嗜堿性粒細胞分泌的白細胞介素-5可促進嗜酸性粒細胞成長及分化。
嗜堿性粒細胞
嗜堿性粒細胞(Basophils)是骨髓和血液中最不常見的細胞之一，其數量小于細胞總數的2%。該細胞也也具備分葉的細胞核，但其細胞核僅有兩葉，連接兩葉之間的染色質不明顯。嗜堿性粒細胞具有與IgE、IgD、補體系統和組胺結合的受體。嗜堿性粒細胞的細胞質包含不定數目的顆粒；一般而言，顆粒數目足以遮擋其細胞核。其顆粒富含組胺、肝素、硫酸軟骨素、過氧化物酶、血小板激活因子和其他物質。
感染發生時，成熟嗜堿性粒細胞會離開骨髓并抵達感染處。嗜堿性粒細胞受傷后釋放組胺而引發炎癥反應以抵抗感染。組胺使嗜堿性粒細胞附近的毛細血管擴張并使其滲透性增強。受傷的嗜堿性粒細胞和其他白細胞會釋放前列腺素以加快感染處的血液流動。上述兩過程將凝血物質運至感染處，阻止微生物進入身體并開始恢復過程。血管滲透性增強還令更多吞噬細胞進入感染處吞噬微生物。