細胞毒性是γδT細胞的主要生物學效應，也是其發揮抗腫瘤作用的主要方式。TCRγδ能夠識別在腫瘤細胞內積聚的異戊烯焦磷酸(IPP)和二甲基烯丙基焦磷酸，進而激活γδT細胞。激活的γδT細胞能夠通過多種途徑殺傷腫瘤細胞：
1、通過凋亡誘導蛋白配體途徑Fas-FasL和相關凋亡誘導配體受體誘導腫瘤細胞凋亡；
2、分泌大量的細胞因子，如干擾素γ(IFN-γ)、腫瘤壞死因子α(TNF-α)和白細胞介素2(IL-2)，作用于腫瘤細胞及其微環境。其中 IFN-γ是主要細胞因子，具有多種抗腫瘤作用如直接抑制腫瘤生長、阻斷血管生成和刺激巨噬細胞，是γδT 細胞介導的抗腫瘤反應中的關鍵細胞因子；
3、通過某些膜表面受體如FcγR，發揮抗體依賴細胞介導的細胞毒作用(ADCC)；
4、通過穿孔素-顆粒酶B途徑殺傷腫瘤細胞；