Trong giai đoạn thập niên từ 60 đến 70 của thế kỷ trước, các nghiên cứu về tế bào miễn dịch chủ yếu tập trung vào tế bào lympho và vai trò của chúng đối với sức khỏe con người. Trong giai đoạn này, tế bào trình diện kháng nguyên mới chỉ biết đến là các đại thực bào dùng để kích hoạt các tế bào lympho.
Sau thập niên 70 của thế kỷ trước, các công trình nghiên cứu đã bắt đầu tập trung nhiều hơn vào việc nghiên cứu cơ chế hoạt động của tế bào trình diện kháng nguyên trong quá trình kích hoạt đáp ứng miễn dịch chống lại tác nhân gây bệnh để hiểu rõ hơn về vai trò của chúng trong hệ miễn dịch.
Tế bào đuôi gai được biết đến như một tế bào có khả năng trình diện kháng nguyên mạnh nhất, chức năng chuyên biệt của chúng là xử lý kháng nguyên để trình diện cho các tế bào T thông qua đó thiết lập mối quan hệ giữa phản ứng miễn dịch bẩm sinh và miễn dịch đáp ứng.
Tế bào đuôi gai chưa trưởng thành sau khi được các cytokine và các phân tử liên quan đến tác nhân gây bệnh như PAMPs (pathogen associated molecular patterns), DAMPs (damage associated molecular patterns) kích hoạt sẽ phát triển để hoàn thiện chức năng trình diện. Trong suốt giai đoạn phát triển, tế bào đuôi gai tăng cường các phản ứng tổng hợp, trao đổi chất, thủy phân và đóng gói kháng nguyên…
Kết quả của quá trình này là sự biểu hiện mật độ cao các phân tử MHC được gắn kháng nguyên và các thụ thể đồng kích thích như B7, CD40 ở tế bào đuôi gai trưởng thành. Tế bào đuôi gai kích hoạt các tế bào T hỗ trợ thông qua 2 tín hiệu: (1) liên kết TCR với kháng nguyên lạ do phân tử MHC lớp II trình diện trên bề mặt tế bào đuôi gai; (2) liên kết các phối tử của tế bào T với các thụ thể đồng kích thích B7 và CD40 trên bề mặt tế bào đuôi gai. Các dạng biệt hóa của tế bào T hỗ trợ được quy định bởi các cytokine kích thích tương ứng: Interleukine-12 kích thích biệt hóa thành Th1, Interleukine-4 và Interleukine-10 kích thích biệt hóa thành Th2… Ngoài khả năng kích hoạt tế bào T hỗ trợ, tế bào đuôi gai còn thể hiện một khả năng rất quan trọng là trình diện chéo kháng nguyên.
Tế bào đuôi gai có thể xử lý và trình diện kháng nguyên ngoại sinh lên trên phân tử MHC lớp I, trong khi các tế bào khác chỉ có thể trình diện kháng nguyên nội sinh. Nhờ khả năng đặc biệt trên, chúng có thể kích hoạt các tế bào T gây độc đang ở trạng thái nghỉ thành trạng thái kích hoạt với khả năng tiêu diệt đặc hiệu các tác nhân gây bệnh.