由CD8＋T細胞所介導，此種淋巴細胞又名細胞毒性T細胞（CTL），其溶細胞作用是通過CTL表面的特異性受體對靶細胞表面抗原的識別、結合而受啟動，通過細胞與細胞的直接接觸，最終導致靶細胞膜的溶解和細胞的壞死。
因此總的說來，Ⅳ型變態反應病變的特點是以單個核細胞浸潤為主的炎癥和組織壞死。如果局部有些難以降解的抗原刺激持續存在，則在單個核細胞浸潤的基礎上，數周后可出現類上皮細胞結節，形成典型的肉芽腫。胞內寄生菌（如結核桿菌、麻風桿菌），某些真菌（如莢膜組織胞漿菌、新型隱球菌），某些寄生蟲（如血吸蟲卵的可溶性抗原）感染以及病素感染，器官移植排斥反應，腫瘤免疫等常出現明顯的Ⅳ型變態反應。
需要指出的是免疫反應可通過上述四大類機制引起病變，但以一個疾病而言，由于抗原的特性，機體的反應情況以及病程發展的不同階段，可以同時或先后出現不同類型的變態反應，將在以下幾種疾病中進一步說明。