1.粒酶途径，CTL上的T细胞受体与靶细胞表面所呈递的抗原相互作用，形成聚合体。CTL中的高尔基体开始堆积，含有粒酶的颗粒重新定位于与靶细胞相接触的区域，并通过胞吐作用释放出穿孔素和粒酶，后者在前者的帮助下进入靶细胞，激活细胞的凋亡路径，诱导细胞的死亡。
2.Fas途径，某些CTL缺乏穿孔素和粒酶，它们通过Fas途径来介导细胞毒性。CTL表面的Fas配体与靶细胞上的Fas结合，使之结合Fas相联的死亡结构域蛋白，后者相应地引发一系列反应，导致细胞凋亡。