Le microglia attivate fagocitiche sono nella forma più efficace ad attuare una risposta immunitaria. Queste cellule hanno prevalentemente una forma ameboide e sono di grandi dimensioni, sebbene siano state osservate delle varianti. Oltre ad esprimere le proteine per presentare gli antigeni, per la citotossicità e per mediare le infiammazioni come le microglia attivate non fagocitiche, sono anche in grado di fagocitare materiali estranei ed esporre le immunomolecole risultanti per l'attivazione dei linfociti T. Le microglia fagocitiche si muovono fino al luogo dove è stato rilevato l'insulto, inglobano l'agente in questione e secernono dei fattori pro-infiammatori affinché altre cellule prolifichino e intervengano. Queste microglia inoltre interagiscono con gli astrociti e i neuroni in modo da ristabilire l'omeostasi velocemente senza però danneggiare il tessuto nervoso sano.