T细胞的起源
所有的T细胞都来源于造血干细胞（HSC），造血干细胞之后会分化为多能祖细胞（MPP），多能祖细胞又会分化为共同淋巴祖细胞（CLP），CLP接下来只有三种分化路径，即T细胞、B细胞和NK细胞。 那些分化为T细胞的CLP将会随着血流到达胸腺，并成为早期胸腺祖细胞(ETP)，现在这些细胞既不表达CD也不表达CD。这些细胞将经过一轮分裂，进入DN阶段。
TCR-β选择
在DN阶段(CD+CD+)，细胞上调RAG/并重排TCR（T细胞受体）-β基因座，V-D-J序列和恒定区序列，目的是产生一个有功能的TCR-β链。当细胞经过DN阶段(CD-CD+)时，细胞将会和TCRβ一起表达一个未经重排的α-链（pre-Tα），如果重排后的β-链可以和pre-Tα形成二聚体，细胞将产生信号停止β-链的重排。虽然这个信号需要pre-TCR在细胞膜上表达，不过它与pre-TCR和配体的结合无关。如果pre-TCR形成了，细胞会下调CD并进入DN阶段(CD-CD-)。这些细胞将继续分裂并重排TCRα的基因座。
阳性选择
双阳性(CD+/CD+)的T细胞会向胸腺皮层深处迁移，并会接触到胸腺皮层上皮细胞表面的“自体抗原”（self-antigens）。这些自体抗原结合在胸腺上皮细胞表面的MHC分子上，只有与胸腺细胞的MHC分子表现出足够强的结合力的T细胞，才能接收到必要的“存活信号”，而无法接收到足够“存活信号”的T细胞将会凋亡。在这个持续几天的阳性选择过程中，大部分的T细胞都会死去。
一个T细胞的命运就在阳性选择的过程中被决定。在双阳性(CD+/CD+)T细胞中，能够与MHC Ⅱ类分子结合得较好的将成为CD+细胞，而和MHC Ⅰ类分子有更高亲和力的将成为CD+细胞。将成为CD+细胞的细胞将会逐渐下调自己的CD，最终成为单阳性的CD+细胞。
阴性选择
在阳性选择中存活下来的T细胞将会向胸腺皮质边缘和髓质区迁移；在髓质区，它们又会接触到胸腺髓质上皮细胞（mTECs）表面的自体抗原。mTECs会在它们的MHC Ⅰ类分子上呈递来自全身各个组织的自体抗原。一些mTECs被胸腺树状细胞吞噬，它们的自体抗原就会呈递在树状细胞的MHC Ⅱ类分子上（经过了阳性选择的CD+细胞只能识别MHC Ⅱ类分子）。在这里，与自体抗原表现出过强的亲和力的T细胞会接收到凋亡信号并凋亡（在这些细胞中也有一部分会成为调节T细胞），存活下来的细胞就作为成熟的初级T细胞离开胸腺。这一过程是中枢免疫耐受的重要组成部分，其意义在于筛选掉可能对自体抗原产生反应的T细胞，从而避免自体免疫疾病的发生。
胸腺输出
经过阳性选择和阴性选择，最初到达胸腺的T细胞中有%死亡，存活下来的%成为了具有成熟免疫功能的T细胞。胸腺产生成熟T细胞的数量大致随着个体衰老而减少，在中年人的体内，胸腺的大小平均每年缩小%。所以，对中老年人而言，外周T细胞的增殖和再生对于免疫系统的意义更大。
