线粒体在调控免疫和炎症的过程中发挥着重要作用，其机制涉及多个方面。
线粒体除了为免疫细胞增殖所必需的大分子合成提供能量支持外，还充当信号细胞器。通过代谢中间体、线粒体DNA（mtDNA）和活性氧（ROS），线粒体能够驱动免疫细胞的激活。此外，线粒体还作为信号交换中心，来塑造和调节免疫系统对感染或创伤的反应。特别是在危重疾病中，线粒体功能的早期恢复与患者的恢复提高有关。
当mtDNA从功能失调的线粒体中释放出来后，它可以作为环GMP-AMP合成酶（cGAS）的有效激活剂，进而引发一系列的信号传导过程。这个过程会进一步引发细胞因子的合成，例如干扰素-β1（IFNβ1）、IL-6和肿瘤坏死因子（TNF）。这些细胞因子在炎症反应中扮演着重要的角色，它们能够调节免疫细胞的活性和炎症的进展。
此外，线粒体还通过其两层膜结构——线粒体内膜（IMM）和线粒体外膜（OMM）提供双重控制，将线粒体损伤相关分子模式（mtDAMP）与其同源模式识别受体（PRR）分离，进一步调控免疫反应。
最近的研究还表明，线粒体可以通过裂变和融合的协调循环改变其形态以及在细胞中的位置，进而调节自身功能和细胞代谢，这个过程叫做线粒体动力学变化。这种变化在免疫细胞的协调中起着重要作用，尽管这只是线粒体可以协调免疫细胞不同方面的一小部分。