合一したマクロファージの数により様々な大きさを持つ細胞で、多い場合には数十にもなる多数の細胞核を含む。細胞質はよく発達しており、核は細胞質の中央付近に互いに重なりあって存在する。細胞表面にはインテグリンα3β1が見られる。
その一方、異物巨細胞はTGF-βやPDGFも産生することが知られており、これらは筋線維芽細胞によるコラーゲン産生を促進することから、巨細胞が筋線維芽細胞を介した異物の被包化 (encapsulation) に寄与しているものと考えられる。
異物巨細胞への合一を促進しない基材上ではマクロファージはインターロイキン(IL)-6やTNF-αなどの炎症性サイトカインの産生を継続する。一方、巨細胞へと合一するとこれらの産生は抑制され、代わって抗炎症性サイトカインであるIL-10、IL-1ra などを産生する。このことによって、異物巨細胞は炎症の鎮静化に寄与しているものと考えられている。
南北戦争が始まった後、ハンフリーズは1861年8月6日付けで少佐に昇進し、ポトマック軍ジョージ・マクレラン少将の地形技師長になった。当初1862年3月まで、ワシントンD.C.の防衛計画に携わり、半島方面作戦ではマクレランに随行した。その後4月28日付けで准将に昇進し、9月12日にはポトマック軍第5軍団の新しい第3師団指揮を任された。アンティータムの戦いではこの師団は予備隊に留め置かれた。フレデリックスバーグの戦いでは、メアリーズ高地からの激しい南軍の砲撃の中をその師団が最も前にまで前進することができた。その軍団長であるダニエル・バターフィールド准将は、「私の軍団の師団長達、ジョージ・サイクス、ハンフリーズおよびチャールズ・グリフィン各将軍によって示された兵士の質、勇敢さおよび活力について、私の称賛の気持ちをどのように表現してよいかわからないくらいだ。」と記した。ハンフリーズは戦闘経験がほとんど無い士官だったが、その自らの勇敢さで部下達に印象を与えた。歴史家のラリー・タッグは次のように書いた。「...兵士達の心に与えるものや他のどこでも騎乗することへの揺るぎない反感という効果に結び付けられたある適切な判断で、私は常に部隊の先頭に騎リ出す。」将軍の参謀であるカバダ中尉は、ハンフリーズがフレデリックスバーグの石壁に向けて部隊を率いる直前に、その洗練された態度で参謀達に、「そして注目される最も穏やかなやり方で、若い紳士達よ、私はこの襲撃を率いるつもりだ、もちろん私はあなた達が私と共に馬で進むことを願うと思っている。」と挨拶したことを思い出した。このように言われたからには参謀達もそのようにした。7人の士官のうち5人がその騎っていた馬から振り落とされた。メアリーズ高地の石壁の前でその部隊ができる限りの抵抗をした後で、次の旅団が丘を登ってくるとハンフリーズだけが馬に騎って戦場を見渡しており、弾丸が彼の周りを飛び交っているのを見た。その将軍が行っている何かが兵士達を喜ばせ、兵士達は喝采を送った。ハンフリーズは見渡して驚き、すごみのある笑いを浮かべて帽子を振り、薄明の中を馬で進んだ。このようなやりかたでハンフリーズはその師団から嫌われていたものをその英雄的指導力で称賛の思いに変えた。... — ラリー・タッグ、ゲティスバーグの将軍達ハンフリーズは銃火の下の勇敢さで部下に尊敬されたが、部下に好かれているという訳ではなかった。ハンフリーズは50代半ばであり、部下はその比較的若々しい外観にも拘らず老人とみなした。その渾名は眼鏡を着けていたので「年取ったギョロ目」だった。厳しい教師であり、厳格に躾を守らせる人だった。陸軍長官補チャールズ・A・ダナはハンフリーズのことを「傑出した素晴らしい不敬」と呼んだ。チャンセラーズヴィルの戦いでは、ハンフリーズ師団の兵士達の大半がその徴兵期限が迫っていたことが大きな理由でほとんど活躍することが無かった。1863年5月23日、ハンフリーズはダニエル・シックルズ少将指揮下の第3軍団第2師団に転属となった。ゲティスバーグの戦い直前にジョージ・ミード少将がポトマック軍指揮官となったとき、ミードは前任者のジョセフ・フッカーに政治的に密接だったと考えられるダニエル・バターフィールド少将に代わって、ハンフリーズが参謀長になるよう要請した。ハンフリーズはその新しい師団指揮を執るためにこの機会を断った。その師団は1863年7月2日にゲティスバーグで直ぐに戦闘に関わった。このときシックルズは命令に逆らってそのセメタリーリッジに割り当てられた防御的陣地から軍団を動かした。ハンフリーズの新しい陣地はエミッツバーグ道路の上で南軍の攻撃路に直接突出した形となり、1個師団で守るには前線が長すぎた。南軍ラファイエット・マクローズ少将師団の攻撃を受け、ハンフリーズの2個旅団が壊滅した。シックルズはハンフリーズの予備旅団を退かせて最初に攻撃された隣接する師団（デイビッド・B・バーニー少将）を補強させた。ハンフリーズは期待された通りの最善を尽くし最終的にセメタリーリッジで残っていた部隊を立て直すことができたが、その師団と軍団全体は使える部隊ではなくなった。ハンフリーズは1863年7月8日に志願兵の少将に昇進し、最終的にミードから要請のあった参謀長職を引き受けた。実際に指揮する師団がほとんど残っていなかった。ハンフリーズはその参謀長職を、その年秋のブリストー方面作戦とマイン・ラン方面作戦、さらに1864年のオーバーランド方面作戦とピーターズバーグ包囲戦で務めた。1864年11月、第2軍団長となり包囲戦の残り期間やアポマトックス方面作戦で南軍のロバート・E・リー将軍が降伏するまでその師団を率いた。1865年3月13日、「ゲティスバーグの戦いにおける勇敢で称賛に値する功績に対して」正規軍の名誉准将に昇進し、さらにリー軍撤退中のセイラーズクリークの戦いでの功績で少将に名誉昇進した。