Τα μονοκύτταρα είναι τα μεγαλύτερα από τα λευκοκύτταρα (διάμετρος 12-18μ m ) και αποτελούν τις πρόδρομες μορφές των μακροφάγων που βρίσκονται στους ιστούς και στα λεμφικά όργανα. Τα μονοκύτταρα χαρακτηρίζονται από έναν μεγάλο έκκεντρα τοποθετημένο πυρήνα ( Εικ. 13 ), ο οποίος χρωματίζεται λιγότερο έντονα από εκείνον των άλλων λευκοκυττάρων, εξαιτίας της αραιής κατανομής της χρωματίνης. Δύο ή περισσότερα πυρήνια είναι επίσης ορατά. Το σχήμα του πυρήνα ποικίλλει, αλλά συνήθως υπάρχει μια βαθιά εντομή προσδίδοντας στον πυρήνα σχήμα πεταλοειδές ή νεφροειδές ή και ακόμη δίλοβο. Το άφθονο κυτταρόπλασμα χρωματίζεται ανοικτό γκριζογάλανο με τις χρώσεις τύπου Romanovsky και περιέχει άφθονα μικρά αζουρόφιλα κοκκία (λυσοσώματα), μερικά από τα οποία έχουν μέγεθος στο όριο της διακριτικής ικανότητας του φωτομικροσκοπίου. Υπάρχουν επίσης και κυτταροπλασματικά κενοτόπια τα οποία προσδίδουν μια υαλώδη εμφάνιση.

Στο ηλεκτρονικό μικροσκόπιο διέλευσης ( Εικ. 14 ) το κυτταρόπλασμα περιέχει σχετικά λίγο αδρό ενδοπλασματικό δίκτυο, πολυριβοσώματα και άφθονα μικρά επιμήκη μιτοχόνδρια. Η συσκευή Golgi -συμμετέχει στο σχηματισμό των λυσοσωματικών κοκκίων- είναι καλά αναπτυγμένη και μαζί με το κεντρόσωμα είναι τοποθετημένη κοντά στην πυρηνική εντομή. Πολυάριθμα μικρά ψευδοπόδια εκτείνονται από το κύτταρο, αντικατοπτρίζοντας τη φαγοκυτταρική ικανότητα και την αμοιβαδοειδή κινητικότητα των μονοκυττάρων.

Τα κυτταροπλασματικά κοκκία των μονοκυττάρων είναι ηκεκτρονιοπυκνοτικά, ομοιογενή και περιβάλλονται από μεμβράνη. Οι ιστοχημικές μελέτες αποκαλύπτουν δύο είδη. Το ένα είδος αντιπροσωπεύει τα πρωτογενή λυσοσώματα και περιέχει όξινη φωσφατάση, αρυλ-σουλφατάση και υπεροξειδάση και είναι ανάλογο με τα πρωτογενή κοκκία των ουδετερόφιλων. Το περιεχόμενο του άλλου είδους των κοκκίων δεν είναι γνωστό. Σε αντίθεση με τα ουδετερόφιλα, τα μονοκύτταρα έχουν την ικανότητα συνεχούς λυσοσωματικής δραστηριότητας και αναγέννησης, χρησιμοποιώντας αερόβιες και αναερόβιες μεταβολικές οδούς, ανάλογα με τη διαθεσιμότητα του οξυγόνου στους ιστούς.