在T细胞的发育成熟以及活化阶段，其细胞膜表面分子的种类和数量均不相同。它们与T细胞对抗原的识别、细胞的活化、信息的传递、细胞的增殖和分化以及T细胞的功能与定位等密切相关。因此也可以根据这些T细胞表面分子进行T细胞的分离与分离。
TCR
TCR是T细胞识别蛋白抗原的特异性受体，即特异识别pMHC（抗原肽-MHC复合物）。
CD3
CD3 分子可表达于所有成熟T细胞表面，是 T 细胞表面的重要标志，由γ、δ、ε、ζ和η 五种多肽链组成，它们的胞浆区均含有免疫受体酪氨酸活化基序 (immunor tyrosine-based activation motifs, ITAM)，参与 TCR-CD3 复合体的装配、稳定及信号转导。CD3 分子与 TCR 以非共价键结合形成的 TCR-CD3 复合体，用于稳定TCR的结构和传递T细胞活化信号。TCR-CD3 复合体识别抗原是T细胞活化的第一信号。
抗人 CD3 单克隆抗体识别 TCR-CD3 复合体上 CD3 分子的 ε 链并相互作用，从而增强 T 淋巴细胞的活化与增殖。
CD4/CD8分子
成熟的T细胞只有CD4或者只有CD81中的一个，其功能是加强T细胞与抗原呈递细胞（APC）或者靶细胞的相互作用。CD4负责和MHC II，CD8负责MHC I。
共刺激分子
由APC或者靶细胞表面的协同刺激分子与T细胞表面相应受体相互作用而产生，用于扩大适应性免疫应答的免疫效应，可以是促进亦可以是抑制。
PD1和PD-L1
由细胞程序性死亡受体1（PD-1；也称为CD279）及其配体PD-L1（B7-H1或CD274）、PD-L2（B7-DC或CD273）组成的通路，在维持外周免疫耐受（即维持自身反应性T细胞静止的机制，这些T细胞已经成熟并且在胸腺中发育时从中枢免疫耐受机制逃脱）中起着至关重要的作用。
T细胞其他表面分子
丝裂原受体：非特异性直接诱导静息T细胞活化和增殖，如刀豆素（ConA），植物血凝素（PHA）。
细胞因子受体：细胞因子受体（cytokine receptor,CKR）可表达于静止及活化T细胞表面，静止T细胞表面的CKR亲和力弱，数量少，而活化T细胞表面CKR亲和力高且数量多。T细胞表面可有多种CKR，包括IL-2R、IL-4R、IL-6R及IL-7R等。
Fc受体
补体受体
