胸腺肽藉由刺激表皮層中的表皮細胞(keratinocyte)產生GM-CSF(白血球刺激因子)。GM-CSF 會刺激白血球中顆粒球的生成,使得免疫力的增強,並可促進T細胞分化成熟,即誘導幹細胞轉變為T細胞,並進一步分化成熟為各型成熟T細胞(mature T cells);並能促使萎縮、退化的淋巴細胞活化、再生、增殖;在血液循環中還可以增強T細胞的活性,能夠消滅外來侵犯物質。除此之外胸腺肽還有許多作用。它能抑制運動神經末梢合成和釋放乙醯膽鹼(一種重要的神經介質),能抑制運動神經的興奮。
還發現胸腺肽與衰老有關,表皮細胞會產生keratin 以及cytoplasmic proteins,這些蛋白質對於形成細胞骨架以及皮膚保護的功能都有相關性,隨著年紀的增長,表皮細胞的功能變差,分泌減少,皮膚變薄。進而形成皺紋,出現老化的現象。藉由胸腺肽的刺激,會使的表皮細胞活化,達到抗衰老的功效。
目前胸腺肽主要用途對抗病毒、延緩衰老和癌症等疾病的治療。