Proces immunomodulacji za pośrednictwem laktoferyny polega na wzmaganiu fagocytozy – mechanizmu wychwytywania i wchłaniania drobnych czaąsteczek organicznych (w tym wirusów, bakterii, pierwotniaków i grzybów) poprzez makrofagi. Pod wpływem laktoferyny dochodzi w nich do wytworzenia się tlenku azotu, który neutralizuje chorobotwórcze mikroorganizmy.
Laktoferyna wykazuje też zdolność do wchodzenia w interakcje ze strukturami powierzchniowymi komórek organizmu, bakterii, jak też cząsteczek wirusowych. W globularnej budowie tej proteiny występuje dodatnio naładowany N-końcowy fragment, który wchodzi w elektrostatyczne interakcje z receptorami błon komórkowych naładowanymi ujemnie. W tym przypadku decydujące znaczenie ma powinowactwo grup aminokwasowych laktoferyny do polisacharydów. Przeciwwirusowe i przeciwbakteryjne działanie laktoferyny jest więc dwoiste: proteina wiąże się z cząsteczkami błony komórkowej człowieka, które są wykorzystywane przez patogeny jako miejsce zakotwiczenia się we wstępnej fazie zakażenia i hamuje adsorpcję wirusa do komórki. Z drugiej strony laktoferyna blokuje receptory komórkowe patogenu i uniemożliwia powstanie wiązania wirus-gospodarz. Ten mechanizm ma zasadnicze znaczenie na początku infekcji.