絕大部分的粒細胞屬中性粒細胞。每微升血液中約有4500個中性粒細胞。由于這些細胞的細胞核的形態特殊，又稱為多形核白細胞。中性粒細胞在血管內停留的時間平均只有6-8小時，它們很快穿過血管壁進入組織發揮作用，而且進入組織后不再返回血液中來。在血管中的中性粒細胞，約有一半隨血流循環，通常作白細胞計數只反映了這部分中性粒細胞的情況；另一半則附著在小血管壁上。同時，在骨髓中尚貯備了約2.5×1012個成熟中性粒細胞,在機體需要時可立即動員大量這部分粒細胞進入循環血流。
中性粒細胞在血液的非特異性細胞免疫系統中起著十分重要的作用，它處于機體抵御微生物病原體，特別是在化膿性細菌入侵的第一線，當炎癥發生時，它們被趨化性物質吸引到炎癥部位。由于它們是藉糖酵解獲得能量，因此在腫脹并血流不暢的缺氧情況下仍能夠生存，它們在這里形成細胞毒存在破壞細菌和附近組織的細胞膜。由于中性粒細胞內含有大量溶酶體酶，因此能將吞噬入細胞內的細菌和組織碎片分解，這樣，入侵的細菌被包圍在一個局部，并消滅，防止病原微生物在體內擴散。當中性粒細胞本身解體時，釋出各溶酶體酶類能溶解周圍組織而形成膿腫。
中性粒細胞的細胞膜能釋放出一種不飽和脂肪酸——花生四烯酸，在酶的作用下，由它再進一步生成一組旁分泌激素物質，如血栓素和前列腺素等，這類物質對調節血管口徑和通透性有明顯的作用，還能引起炎癥反應和疼痛，并影響血液凝固。