1．刺激T細胞生長。IL-2生物學功能很廣泛，能夠對多種細胞類型如T細胞、B細胞、NK細胞、巨噬細胞和少突神經膠質細胞等產生作用，其中最顯著的作用是影響T淋巴細胞的生長。各種刺激物活化的T細胞一般不能在體外培養中長期存活，加入IL-2則能其長期持續增殖，因此IL-2曾被命名為T細胞生長因子（T cell growth factor，TCGF）。靜止的T細胞表面不表達IL-2R，對IL-2沒有反應；受絲裂原或其它刺激活化后T細胞才能表達IL-2R，成為IL-2的靶細胞；而IL-2又可誘導靶細胞增加IL-2R的表達。在活體內，IL-2對CD4+T細胞的作用是通過自分泌途徑實現的，因為活化的CD4+T細胞能夠產生大量的IL-2；而CD8+T細胞則通過旁分泌途徑來維持細胞的生長。IL-2R在T細胞上的表達是一過性的，一般在活化后2～3天達到高峰，6～10天左右消失。隨著IL-2R的消失，T細胞即失去對IL-2的反應能力。因此若要維持正常T細胞在體外長期生長，必須不斷地用絲裂原或其它刺激物去刺激T細胞，以維持IL-2R的表達。
2．誘導細胞毒作用。①接受了預刺激信號的CD8+T細胞可以受IL-2的作用活化為CTL，發揮細胞毒作用；在一定條件下，CD4+T細胞也可受IL-2的誘導而具有殺傷作用。②NK細胞是唯一正常情況下表達IL-2R的淋巴樣細胞，因此始終對IL-2保持反應性。然而靜止的NK細胞上只表達IL-2R的β鏈和γ鏈，對IL-2的親和力低，只能對高濃度的IL-2發生反應。一旦NK細胞活化，就表達IL-2R的α鏈，成為高親和力的受體；大劑量的IL-2誘導的LAK活性主要NK細胞。③使T細胞作NK細胞產生IFNγ、TNFβ和TGFβ等因子，促進非特異性細胞毒素；還可誘導產生某些B細胞生長因子以及造血生長因子等，從而發揮相應的生物學作用。3．對B細胞的作用。IL-2對B細胞的生長及分化均有一定的促進作用。活化的或惡變的B細胞表面表達高親和力IL-2R，但是密度較低；較高密度的IL-2可誘導B細胞生長繁殖，促進抗體分泌，并誘使B細胞由分泌IGM向著分泌IGG2轉換。4．對巨噬細胞作用。人類單核－巨噬細胞表面在正常時興有少量IL-2Rβ鏈的表達，但是受到IL-2、IFNγ或其它活化因子作用后，可表達高親和力IL-2R。單核－巨噬細胞受到IL-2的持續作用后，其抗原遞呈能力、殺菌力、細胞毒性均明顯增強，分泌某些細胞因子的能力也得到加強。