A klasszikus MHC-molekulák szerkezeti felépítésük, biológiai szerepük, és szöveti megjelenésük alapján MHC-I és MHC-II osztályba tartozó membrán fehérjeként csoportosíthatók (3.6.1. ábra). A két molekula közös funkciója a sejten belüli fehérje lebontás során képződő peptidek megkötése, amit a hasonló háromdimenziós szerkezet tesz lehetővé. Az MHC-molekulák nem tesznek különbséget a saját és idegen fehérjékből származó peptidek között, de a különböző antigén specificitással rendelkező T-lymphocyták el tudják különíteni a sejtmembránon megjelenő saját és idegen peptidekkel együtt megjelenő MHC-molekulákat. Az MHC-I membránfehérjék minden magvas sejt felszínén megtalálhatók, így potenciálisan minden szöveti sejt képes antigénekből származó peptideket a T-sejtek számára bemutatni, azaz antigénbemutató (prezentáló) sejtként (antigen presenting cell – APC) működni. Ezzel ellentétben az MHC-II fehérjéket csak bizonyos, elsősorban az immunrendszer működésében résztvevő sejtek (macrophagok, B-lymphocyták, dendritikus sejtek) fejezik ki. Mivel ezek a sejtek az MHC-I- és az MHC-II-molekulák által megkötött peptidek bemutatására is képesek, hivatásos APC-eknek nvezzük őket. Az MHC-molekulák által bemutatott peptidek és a T-sejtek kapcsolata az immunválasz kognitív, felismerő szakaszának döntő mozzanata, amelyet az 5. fejezetben részletezünk.

Az MHC-molekulák egyetlen peptidkötő hellyel rendelkező, intracelluláris peptidkötő receptorként működnek. Egy adott allotípusú MHC-molekula kötőhelye többféle peptid befogadására is képes, de egy adott időpontban csak egy peptid kötődhet. A saját fehérjékből vagy antigénekből származó peptidek a sejten belül eltérő típusú MHC-molekulák peptidkötő helyébe illeszkedhetnek. Az MHC-I-molekulák a fehérjeszintézis helyén, az endoplazmatikus retikulumban kötik meg a sejtben szintetizálódó, endogén fehérjékből képződő peptideket, a sejtfelszínre jutó MHC – peptid komplexeket a CD8+ citotoxikus T-sejtek ismerik fel. Az MHC-II-molekulák a külső térből bekerülő exogén fehérjék lebontási termékeit az intracelluláris vezikuláris rendszerben kötik, a sejtfelszíni MHC–peptid komplexeket a CD4+ segítő (helper) T-lymphocyták ismerik fel.

Az MHC-molekulák konzervatív alapszerkezettel rendelkező stabil fehérjék, de az MHC-gének nagymértékű genetikai polimorfizmusa jelentősen módosítja az egyes MHC-molekulák peptid kötő helyének szerkezetét és így befolyásolja a köthető peptidek számát és típusait. Az MHC-gének tehát a peptidkötés meghatározása révén szabályozzák egy adott egyed immunválaszadási képességét, aminek eredményeként bizonyos antigénekkel szemben kialakulhat az immunválasz, másokkal szemben pedig nem. Az MHC-gének sokfélesége az adott faj immunológiai változatosságát eredményezi, kedvez a külső környezeti hatásokkal szemben ellenálló egyedek szelekciójának, miközben elősegíti a populáció fennmaradását.

Az MHC-fehérjéknek döntő szerepük van a felnőtt T-sejt-készlet kialakításában is, hiszen a csecsemőmirigyben képződő nagyszámú T-sejt közül egy adott szervezet csak azokat tudja hasznosítani, amelyek az öröklött MHC-fehérjékkel kölcsönhatásba lépnek és a thymusban szelektálódnak (pozitív szelekció). Mivel az öröklött MHC-molekulák által bemutatott saját fehérjékből származó peptideket felismerő T-sejtek veszélyt jelenthetnek a szervezet egészére, ezek nagy része a thymusban történő negatív szelekció eredményeként apoptózissal elpusztul vagy inaktiválódik (lásd 6. fejezet). Ezek a szelekciós lépések fontos szerepet játszanak az általánosan előforduló saját fehérjékkel szembeni immunológiai tolerancia kialakításában.