Questa interleuchina agisce in modo "autocrino" o prevalentemente "paracrino"; stimola le cellule bersaglio ad uscire dalla fase G0 del ciclo cellulare iniziando in tal modo il fondamentale processo di espansione clonale. Viene aumentata anche la sopravvivenza cellulare grazie all'aumentata sintesi della proteina BCl-2. Anche le cellule NK risultano stimolate sia per quello che riguarda la proliferazione che per l'attività citotossica. Infine anche le cellule B vengono coinvolte vedendo aumentare il proprio tasso replicativo e la produzione di anticorpi. IL-2 viene impiegata nei laboratori per clonare le cellule T; studi clinici hanno testato la sua utilità contro le forme tumorali, tuttavia comporta una tossicità troppo elevata a fronte di risultati modesti. Molti farmaci immunosopressivi come la rapamicina agiscono interferendo con l'attività di IL-2 e vengono quindi somministrati nel periodo peroperatorio al fine di migliorare la tolleranza ai nuovi tessuti.