MHC（主要組織相容性複合體）分子的主要功能包括：
抗原提呈。MHC分子在多個環節參與對抗原的處理。外源性抗原在抗原提呈細胞內被降解成免疫原性多肽，並與MHC-Ⅱ類分子結合成穩定的複合物。內源性抗原則須與胞漿中的蛋白酶體結合分解為免疫原性多肽片段，這些片段再與新合成的MHC-Ⅰ分子結合。T細胞通過其T細胞受體(TCR)識別這些MHC分子-抗原肽複合物，啟動適應性免疫應答。MHC-Ⅰ類分子提呈的抗原肽由CD8+T細胞識別，而MHC-Ⅱ類分子提呈的抗原肽由CD4+T細胞識別。
MHC限制性。MHC分子決定哪些抗原可以被T細胞識別。這種識別方式是MHC限制性的，意味著T細胞只能識別自身MHC分子提呈的抗原肽。
調節免疫應答。MHC分子作為調節分子參與固有免疫應答，通過編碼補體成分、炎症相關基因和NK細胞配體等，影響炎症反應和病原體殺傷。
決定疾病易感性。MHC分子的多態性導致個體對某些疾病的易感性差異。
參與胸腺細胞的分化和發育。在胸腺中，MHC分子參與胸腺細胞的陰、陽性選擇過程，確保T細胞的成熟和對非己抗原的應答作用。
引起移植排斥反應。在器官移植中，供者與受體之間的MHC抗原不匹配會導致移植排斥反應。
此外，MHC分子還參與構成種群基因結構的異質性，對物種的遺傳多樣性和進化有重要作用。