IL-9是通過其IL-9受體復合物傳遞信號的，該復合物包括IL-9Rα鏈和常見的γ鏈（γc），在B細胞和T細胞、上皮細胞和肥大細胞上表達。總的來說，IL-9是一種多效性胞因子，可做為多種細胞免疫反應的正向或負向調節因子。早前的研究表明，IL-9在多種生理病理過程中發揮著重要作用，包括過敏性炎癥過程、對寄生蟲的免疫和自身免疫性疾病等，IL-9主要是通過促進B細胞產生IgE、上皮細胞產生趨化因子和粘液分泌以及肥大細胞增殖，在過敏性疾病中發揮作用的，因此，IL-9及其受體相關信號通路最初被做為免疫類疾病藥物開發的靶點。抗IL-9單克隆抗體Enokizumab（MEDI528）是第一個被開發用于治療重度哮喘的相關信號通路藥物，作為一種IL-9拮抗劑，MEDI-528可以抑制抗原暴露小鼠的一系列哮喘致病特征,盡管后續的臨床實驗并未取得成功，但進一步的研究揭示了如果對不同哮喘類型的患者分組，則某些亞組可能受益于抗IL-9治療。

除了與免疫類疾病密相關，IL-9信號通路近年來也被發現與腫瘤免疫密切相關，可以通過多種途徑調節腫瘤免疫發揮抗腫瘤的功能。首先，IL-9可以對多種實體瘤細胞直接產生抗腫瘤效應。Fang等人的研究報導了IL-9在人黑色素瘤細胞系中的直接抗黑色素瘤潛力，在幾種黑色素瘤細胞系中，IL-9在體外強烈抑制HTB-72和SK-Mel-5黑色素瘤的生長并誘導HTB-72細胞凋亡，這種生長抑制及凋亡與抗增殖分子p21和促凋亡分子TNF相關的凋亡誘導配體（TRAIL）的上調有關；而Miao等人的研究則發現，特異性Th9細胞可能誘導癌癥鱗狀細胞（SqC）的凋亡，因為SqC細胞表達IL-9R。這些研究表明，除了增強抗腫瘤免疫的作用外，IL-9還可以直接誘導IL-9R+腫瘤細胞的凋亡。其次,IL-9可以通過誘導先天免疫反應發揮抗腫瘤作用，研究表明，肥大細胞進入實體瘤部位與改善癌癥預后有關，而除了做為一種T細胞因子外，IL-9還被認為是一種肥大細胞生長因子，可以促進肥大細胞的活化和功能。Purwar等人發現，用重組IL-9處理不能抑制肥大細胞缺陷小鼠的腫瘤生長，這表明肥大細胞的存在對于重組IL-9發揮抗腫瘤活性至關重要，而Abdul-Wahid等人進一步發現，Th9細胞分泌的IL-9阻斷了癌癥細胞的遷移，并伴隨肥大細胞的激活，而抑制肥大細胞脫顆粒可以消除疫苗誘導的IL-9產生介導的抗腫瘤作用。綜上所述，IL-9可以通過靶向肥大細胞的激活和功能發揮抗腫瘤作用，肥大細胞獲得直接的細胞毒活性，并誘導免疫細胞募集和激活對抗腫瘤細胞。另外，除了誘導先天免疫反應以外，IL-9也可以誘導適應性的抗腫瘤免疫反應，研究發現IL-9發揮的抗腫瘤作用，與腫瘤組織中腫瘤反應性白細胞亞群（包括CD4+T細胞和CD8+T細胞）的浸潤顯著增加相一致，而在IL-9缺陷小鼠中，CD8+T細胞的活化被抑制，同時白細胞的浸潤減少，這表明Th9/IL-9也可以產生適應性免疫反應，發揮抗腫瘤作用。