巨噬细胞极化是一个巨噬细胞对应微环境讯号所表现不同程式功能的过程。巨噬细胞极化有多种功能型态，他们可以完全极化成特定的表型，像是M1（典型活化巨噬细胞）或是M2（另类活化巨噬细胞）。这些特定的表型取决于巨噬细胞所在的组织和特定微环境。一方面来说，巨噬细胞极化对人体防御病原体是十分重要的，另一方面而言，它对维持生理恒定也很重要。 延长的巨噬细胞M1型对个体是有害的，而这也是为何组织修复是必要的。M2巨噬细胞的功能就是使组织修复，即便他们也被认为与慢性传染病有关。典型活化巨噬细胞是由Mackaness于1960年代命名的。他们会表现转录因子，像是IRF5（英语：IRF5）（interferon-regulatory factor）、NF-kB（核因子活化B细胞κ轻链增强子，nuclear factor of kappa light polypeptide gene enhancer）、AP-1转录因子（activator protein 1）和STAT1。产出典型的促发炎物质，如：干扰素γ、IL-12（英语：Interleukin_12）、IL-23（英语：Interleukin_23）、TNF（英语：Tumor necrosis factor superfamily）、IL-6（英语：Interleukin_6）、IL-1、特定的化学趋化因子和主要组织相容性复合体（MHC）。 在急性感染期时，M1巨噬细胞是不可取代的，会保护个体，并借着制造一氧化氮及活性氧类（ROS）来对抗胞内细菌或病毒。 Th1淋巴球制造的干扰素γ是典型巨噬细胞活化最重要的细胞激素。自然杀手细胞（NK）和巨噬细胞本身也都会制造干扰素γ。干扰素γ会调节巨噬细胞的基因表达形式，像是细胞因子受体、细胞活化标记或细胞粘附分子。典型巨噬细胞活化也需要靠Toll样受体（主要是TLR4（英语：TLR4））辨识革兰氏阴性菌上的脂多糖（LPS）或革兰氏阳性菌上的磷壁酸（LTA）才会活化。GM-CSF（粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子，Granulocyte – macrophage colony stimulation factor）也会刺激M1巨噬细胞形成。另类活化巨噬细胞（Alternatively activated macrophages）由一群功能连续态组成，可分成以下几组：M2a、M2b和M2c巨噬细胞。 每一种型态都有不同的刺激：M2a的是IL-4和IL-13（英语：Interleukin_13）、M2b的是免疫复合体（英语：Immune complex）+Toll样受体或IL-1受体（英语：Interleukin-1 receptor）配体、M2c的则是IL-10和糖皮质激素。M2a巨噬细胞与Th2免疫反应有关。Th2淋巴球、嗜酸性球、嗜碱性球和巨噬细胞会制造IL-4。他们对寄生虫的encapsulation很重要，但他们也和第二型超敏反应（英语：Type II hypersensitivity）有关。M2b巨噬细胞则通常是增加IL-10分泌量但不分泌IL-12，以及增加抗原呈现（MHC II（英语：MHC class II）、CD86（英语：CD86））。M2c巨噬细胞对IL-10、TGF-β的分泌很重要。他们也会促成细胞外基质元件的制造和组织重组。糖皮质醇会影响巨噬细胞的附着、传播、细胞凋亡和吞噬作用。肿瘤相关巨噬细胞（Tumor-associated macrophages, TAMs）常有促进肿瘤的功能，像是促进癌细胞的移动、恶性转移和血管新生，而TAM的形成是根据发育中的肿瘤表现的微环境因子。TAM会制造免疫抑制细胞激素，像是IL-10、TGF-β和PGE2，还有少量的NO和ROS，及低浓度的发炎细胞激素（IL-12、IL-1β、TNFα、IL-6）。TAM呈现肿瘤相关的抗原能力以及刺激T细胞或自然杀手细胞的抗肿瘤功能会下降。TAM也无法裂解肿瘤细胞。TAM的标靶药物可能会是对抗癌症的新疗法。