病毒突破人体第一道防线后，干扰素和自然杀伤细胞（NK细胞）在第二道防线中占重要地位。病毒进入机体后，能刺激人体的巨噬细胞、淋巴细胞以及体细胞产生干扰素。干扰素具有广谱抗病毒作用，它能诱生抗病毒白蛋白来阻断新病毒的产生，故有阻止病毒增殖和扩散作用。NK细胞是淋巴细胞中除T细胞、B细胞外的另一类细胞，它们占淋巴细胞总数的5-10%，一刻不停地在血循环中承担着“巡逻”任务。一旦发现有不正常的细胞，立即能释放穿孔素等将它们杀死。被病毒感染的宿主细胞属不正常细胞，因此亦在NK细胞攻击范围之内。
病毒逃脱了第二道防线抵御后，就面临第三道防线。这就是特异性体液免疫和细胞免疫。它们在对抗病毒感染中各有特定作用。特异性抗体可以中和存在于宿主细胞外的病毒。抗体与病毒结合后，病毒就不能与易感染细胞表面的相应受体结合而进入细胞，并且随后这些抗体和病毒的结合物就被吞噬细胞吞噬降解。对已进入易感染细胞的细胞内病毒，像胞内菌一样，抗体进不去，需要细胞免疫中的CD8 CTL细胞完成清除任务。CTL细胞破坏“藏”有病毒的感染细胞的过程是，首先CTL细胞与病毒感染细胞靠近并相互接触，然后CTL细胞放出穿孔素、粒酶等生物活性物质，再后CTL细胞离开，最后病毒感染细胞破裂死亡，释出的病毒则可被特异性抗体中和消灭。攻击被病毒感染细胞的CTL细胞离开后，还能以同样方式多次攻击其他感染细胞。
