杯狀細胞是簡單的柱狀上皮細胞，可分泌形成凝膠的粘蛋白，如粘蛋白MUC5AC。杯狀細胞主要使用merocrine分泌法，將囊泡分泌到導管中，但也可能使用頂泌法，在壓力下分泌出芽。術語高腳杯是指細胞的高腳杯形狀。頂端呈杯狀，由大量粘液顆粒擴張而成；它的基部沒有這些顆粒，形狀像莖。

杯狀細胞高度極化，細胞核和其他細胞器集中在細胞底部，而含有粘蛋白的分泌顆粒則在頂端表面。頂端質膜投射出短的微絨毛，以增加分泌的表面積。

杯狀細胞通常存在于呼吸道、生殖道和胃腸道中，并被其他柱狀細胞包圍。呼吸道上皮中的氣道基底細胞偏向分化為杯狀細胞在粘液過度產生中起關鍵作用，這被稱為粘液分泌過多，見于許多呼吸系統疾病，包括慢性支氣管炎和哮喘。

杯狀細胞散布在器官的上皮層中，如腸道和呼吸道。它們存在于氣管、支氣管和呼吸道的較大細支氣管、小腸、大腸和上眼瞼的結膜中。在結膜中，杯狀細胞是淚液中粘蛋白的來源，它們還會將不同類型的粘蛋白分泌到眼表。在里面淚腺，粘液是由腺泡細胞合成的。

杯狀細胞是簡單的柱狀上皮細胞，高度是其寬度的四倍。杯狀細胞的細胞質傾向于被大的粘蛋白顆粒移向細胞體的基端，這些粘蛋白顆粒沿著位于顆粒和細胞核之間的高爾基體聚集在細胞的頂端表面附近。由于核內的核酸和蘇木精對粗面內質網的染色，這使細胞的基底部分呈嗜堿性染色。在常規組織學中，顆粒內的粘蛋白染色蒼白部分，主要是因為這些富含碳水化合物的蛋白質在制備顯微鏡樣品時被洗掉了。然而，它們很容易用PAS染色方法染色，將它們染成洋紅色。

在粘液胭脂紅染色中，在杯狀細胞體內發現深紅色粘蛋白。在下面的示例中，可以看到杯狀細胞是更大、更蒼白的細胞。

杯狀細胞的主要作用是分泌粘液以保護發現它們的粘膜。杯狀細胞通過分泌粘蛋白來實現這一點，粘蛋白是主要由碳水化合物形成的大糖蛋白。粘蛋白的凝膠狀特性是由它的聚糖（結合碳水化合物）吸引相對大量的水而賦予的。在人體腸道的內表面，它形成200μm厚的層（在其他動物中較少），可潤滑和保護器官壁。

不同器官會產生不同形式的粘蛋白：MUC2普遍存在于腸道中，而MUC5AC和MUC5B是人體氣道中的主要形式。在氣道中，粘液被呼吸道上皮的纖毛掃過，在一個稱為粘液纖毛清除的過程中，將粘液排出肺部并進入咽部，從而清除氣道中的碎片和病原體。MUC5AC在過敏性肺部炎癥中過度表達。

杯狀細胞不斷制造和分泌粘蛋白，以修復和替換現有的粘液層。粘蛋白在被釋放到器官內腔之前儲存在杯狀細胞內的顆粒中。氣道中的粘蛋白分泌可能通過調節分泌發生。灰塵和煙霧等刺激物可能會刺激分泌物，尤其是在氣道中。其他刺激是微生物，例如病毒和細菌。

杯狀細胞數量異常與粘蛋白分泌的變化有關，這可能導致哮喘患者出現許多異常，例如粘液分泌過多導致氣道阻塞，最終導致肺功能喪失。單獨MUC5AC的過度表達不會導致哮喘患者的病理生理學；正是由于分泌過多和分泌速度過快，導致形成無法通過纖毛或咳嗽動作清除的粘稠粘液。除了氣道變窄之外，這還會導致氣道堵塞，如果不加以治療，可能對健康有害。

還有其他分泌粘液的細胞（如胃的中央凹細胞），但這些細胞在組織學上與杯狀細胞不同。

在過敏性哮喘患者中看到的過多粘液產生是由于杯狀細胞化生，氣道上皮細胞分化為產生粘蛋白的杯狀細胞。這些細胞產生粘稠的粘蛋白MUC5AC和MUC5B，它們會阻塞氣道，導致哮喘的氣流阻塞特征。

過敏性哮喘中的杯狀細胞化生是由于細胞因子IL-13的作用。IL-13與IL-4Rα受體結合并啟動STAT6信號傳導反應。IL-13的結合導致IL-4Rα處酪氨酸殘基的磷酸化。這導致STAT6單體對接，它們本身被磷酸化，然后離開受體并在細胞質中聚集形成STAT6同源二聚體。這些同型二聚體然后進入細胞核，它們與DNA中的調節元件結合，從而影響與粘液產生有關的某些基因的轉錄。

IL-13對STAT6信號傳導的誘導導致15-脂氧合酶(15-LO-1)的表達增加，該酶是一種參與不飽和脂肪酸分解的酶。15-脂氧合酶通過與磷脂結合并產生氫過氧和環氧代謝物起作用。一種這樣的代謝物15-羥基二十碳四酸(15-HETE)在細胞內釋放，在其中與磷脂組分磷脂酰乙醇胺結合。15-HETE-PE誘導粘蛋白MUC5AC的表達。

杯狀細胞類癌是一類由于杯狀細胞和神經內分泌細胞過度增殖而形成的罕見腫瘤。大多數這些腫瘤出現在闌尾，可能會出現類似于更常見的急性闌尾炎的癥狀。局部杯狀細胞腫瘤的主要治療方法是切除闌尾，有時也會切除右半結腸。除手術外，播散性腫瘤可能需要化療治療。