Dies sind die spezialisierten weißen Blutkörperchen, die für die spezifische zelluläre Abwehr sorgen. Somit werden die allergischen Reaktionen des Typ 4 ebenso auch als zelluläre Immunreaktion bezeichnet. In der Sensibilisierungsphase lagern sich die körperfremden Stoffe (Allergene) an den Körperzellen an und aktivieren somit die spezifischen T-Lymphozyten, die diese entsprechenden Zellen erkennen und bekämpfen können. Hierbei werden Zytokine (Substanzen) freigesetzt, die zum einen Fresszellen (Makrophagen) anlocken, aber zum anderen auch unter Umständen das umliegende Gewebe schädigen können. Dort, wo das Antigen vorhanden ist, kommt es zu einer sogenannten Zellinfiltration, die sich auf der Haut als fühlbare harte kleine Knoten bemerkbar machen.

Die Allergie vom Typ 4 kann nicht eintreten, wenn es nicht zu diesem Erstkontakt kommt. Wenn einmal eine Abwehrreaktion statt gefunden hat, behalten die T-Zellen diese Reaktion im Gedächtnis. Kommen diese Zellen allerdings wieder mit diesem Allergen in Kontakt, können heftige allergische Reaktionen ausgelöst werden. Die Aktivierung und Reaktivierung von den T-Lymphozyten so wie die Einwanderung in die Zellen nehmen allerdins etwas Zeit in Anspruch, folglich treten die Symptome, anstatt sofort, erst nach etwa 12 bis 72 Stunden nach Kontakt mir dem Allergen auf.