胸腺五肽的作用之一是诱导T细胞分化。它可选择性地诱导Thy-1-的前胸腺细胞转化为Thy-1+的T细胞。其T细胞分化作用由胞内cAMP水平升高介导。胸腺五肽的另一基本作用是对成熟外周血T细胞的特异受体结合,使胞内cAMP水平上升,从而诱发一系列胞内反应,这也是它免疫调节功能的基础。在正常机体状态下胸腺五肽显现免疫刺激作用,能显著增高脾淋巴细胞的E玫瑰花结形成率及转化率,对免疫应答的初次或再次反应的不同阶段都有增强作用,能增多IgM类型和IgG或IgA类型的抗体形成细胞。胸腺五肽还可增强巨噬细胞的吞噬功能,增加多形核嗜中性白细胞的酶和吞噬功能,升高循环抗体含量,增强红细胞免疫功能。