Cơ chế phụ thuộc oxy là một quá trình thực bào thường có kèm theo sự bùng nổ oxy hóa do hoạt động của ba hệ thống enzym chính:
- NADPH oxidase: khử oxy phân tử thành oxi nguyên tử (loại này rất độc).
- Myeloperoxidase: với sự có mặt của ion clo, chuyển hydropeoxit thành HOCl–. Các gốc oxy tự do này là chất oxy hóa, đặc biệt là HOCl đây là chất oxy hóa mạnh có tác dung diệt vi khuẩn hiệu quả.
- NO synthetase: từ arginin và oxy tạo ra NO giúp chống yếu tố gây viêm thông qua việc làm hủy hoại các protein, acid nhân… của vi khuẩn.
Các enzym oxydase chỉ có trong hốc thực bào do vậy chúng có tác dụng diệt các vi sinh vật ngoại bào, còn NO synthetase thì ở ngay trong bào tương của mọi tế bào có nhân (có hay không có thẩm quyền miễn dịch) giúp mọi tế bào chống lại đối tượng thực bào là vi sinh vật nội bào.