Struktura Podobnie do wielu innych białek powierzchniowych, CD4 jest członkiem nadrodziny białek immunoglobulinopodobnych. Składa się z czterech domen immunoglobulinowych, oznaczonych symbolami od D1 do D4, które znajdują się na powierzchni komórki. Domeny D1 i D3 mają charakter domen zmiennych (IgV), zaś D2 i D4 strukturalnie przypominają domeny stałe (IgC) przeciwciał. Domena D1 jest kluczowa dla funkcjonowania CD4, gdyż wiąże się z białkami MHC klasy II, co jest podstawą działania CD4. Białko CD4 posiada również krótki fragment wewnątrzkomórkowy, który oddziałuje z kinazą Lck.
Funkcjonalnie aktywna cząsteczka CD4 występuje na powierzchni komórek w formie dimeru lub tetrameru, powiązanego mechanicznie również z TCR/CD3. Rozbicie tych kompleksów powoduje utratę funkcji CD4.
Funkcja CD4 jest jednym z koreceptorów receptora limfocytów T i odgrywa zasadniczą rolę w procesie prezentacji antygenu. Działanie CD4 polega na dwóch zjawiskach. Po pierwsze, CD4 powoduje, że kontakt pomiędzy komórką prezentującą antygen i limfocytem T jest bardziej ścisły i stabilny, co pozwala na dłuższą interakcję pomiędzy tymi komórkami. Po drugie, wspomniana wcześniej rekrutacja kinazy Lck wzmacnia sygnał biegnący od receptora TCR, ułatwiając tym samym aktywację limfocytu.