La differenziazione linfocitica che si ha in seguito all'espansione clonale può però dare origine a un terzo tipo cellulare, le cellule della memoria, che in caso di infezioni successive potranno indurre rapidamente una potente risposta immunitaria differenziandosi a loro volta in linfociti T effettori. La rapida attivazione è dovuta al fatto che le cellule T di memoria sono attivate dal semplice legame dei loro TCR con il ligando corrispondente, senza la necessità di molecole co-stimolatorie. In seguito alla risposta immunitaria la quantità di un determinato antigene cala e i linfociti T che non riescono più a legarlo perdono quindi il loro segnale di sopravvivenza, di conseguenza la grande maggioranza muore per apoptosi.