前已提及，单纯依靠 TCR复合物产生的信号不足以激活T细胞。在可以激活初始T细胞的APC表面携带一些被称为共刺激分子或者共刺激配体的细胞膜蛋白。这些配体蛋白与T细胞表面共刺激受体蛋白结合，对于初始T细胞经抗原激活后传递信号是必须的，这个信号有时也被称为“第二信号”。

目前被研究得最清楚的共刺激受体是细胞膜表面蛋白 CD28。CD28 在所有的初始T细胞表面都有表达， 它主要负责结合共刺激配体 B7.1 （CD80）和B7.2（CD86），而这些配体则表达在专职的APC（如DC）表面。
初始T细胞必须与同一个APC上的抗原和共刺激配体同时作用才能完全激活。CD28信号帮助T细胞抗原特异性活化主要通过促进T细胞增殖、细胞因子产生以及细胞存活。所有的这些增强效果主要通过CD28 蛋白这一侧的胞内信号元件来实现。
CD28与B7 分子结合后，Lck 将对CD28 蛋白的YXN结构域上的酪氨酸残基进行磷酸化修饰，从而使得CD28可以招募接头蛋白Grb2，同时 Lck 还对CD28蛋白上一个非ITAM 的结构——YMNM 中的酪氨酸残基进行磷酸化。CD28的细胞内侧的蛋白末端还携带一个富含脯氨酸（PXXP）的结构，主要负责与Lck 和Itk 的SH3结构域结合。尽管具体的细节还不十分清楚，但是CD28磷酸化的一个主要功能是激活PI3K产生PIP，（图7.29）。因此，CD28 诱导的协同刺激信号可以与TCR信号共同作用以最大化激活三个 TCR信号模块。具体来说，CD28激活产生的高浓度的PIP，招募Itk 到细胞膜上，通过Lck 使Itk 磷酸化，从而增强PLC-Y的激活。PIP，同时也招募和激活 Akt，促进细胞存活和增强细胞代谢水平（见第7-17节）。Akt 的另-个主要功能就是磷酸化 RNA结合蛋白 NF-90；磷酸化的 NF-90将从细胞核内转移到细胞质中，结合并稳定表达1L-2的mRNA分子，提高IL-2蛋白的合成。最后，PIP，还可以招募 Vav，促进细胞骨架的重构。因此，通过CD28的协同刺激信号增强了抗原刺激后 TCR 下游的信号传导。