MHC-I和MHC-II除了結構有異外，它們的主要區別是在免疫應答中激活機制和效果不同。
病毒侵入細胞內后，利用細胞合成出蛋白質，這些蛋白質或一些片段穿過細胞膜，與膜上的MHC-I分子結合，形成MHC-抗原復合物，從而激活細胞毒性T細胞。Tc細胞一方面通過自我繁殖復制出大量相同的Tc細胞，一方面一部分分化為記憶細胞。這些Tc細胞與靶細胞結合，分泌穿孔素殺死被病毒感染或變易的細胞。
細菌、寄生蟲等體積較大，被巨噬細胞吞噬之后，一些抗原分子穿過細胞膜，夾在MHC-II分子溝中。巨噬細胞將抗原提呈給TH細胞,于是激活TH細胞。TH細胞一方面激活Tc細胞使發揮殺傷作用，一方面刺激表面與MHC-II-Ag結合的B細胞，使轉化為記憶細胞和漿細胞，大量分泌相應的抗體。