Además de los tipos celulares relativamente fijos descritos anteriormente, hay células libres que residen en los intersticios del tejido conectivo suelto. Estas varían en su abundancia y son libres de migrar por los espacios extracelulares. Entre estas células errantes se encuentran los mastocitos; éstos tienen un cuerpo celular lleno de gránulos gruesos que contienen dos sustancias biológicamente activas, la histamina y la heparina. La histamina afecta a la permeabilidad vascular, y la heparina, cuando se añade a la sangre, retrasa o impide su coagulación. Los mastocitos responden a la irritación mecánica o química descargando un número variable de sus gránulos. La histamina que liberan hace que el líquido salga de los capilares o vénulas vecinos; esto da lugar a una inflamación local, como se observa en la roncha que aparece alrededor de una picadura de insecto.
Los eosinófilos son un tipo de glóbulos blancos, o leucocitos. Algunos de ellos migran a través de las paredes de los capilares y se instalan en los tejidos conectivos. Tienen núcleos polimorfos y, en la sustancia celular fuera de los núcleos, gránulos gruesos que se tiñen con eosina y otros colorantes ácidos. En las micrografías electrónicas, los gránulos contienen cristales conspicuos. Se han aislado los gránulos y se ha demostrado que contienen una variedad de enzimas hidrolíticas. Los eosinófilos están normalmente extendidos en los tejidos conectivos del cuerpo, pero son especialmente abundantes en las personas que padecen enfermedades alérgicas. Se cree que estas células fagocitan y descomponen los complejos antígeno-anticuerpo.
Las células plasmáticas son linfocitos maduros que segregan anticuerpos y que están presentes en número limitado en los tejidos conectivos sueltos y en mayor número en el tejido linfoide. Los linfocitos son un tipo de leucocitos capaces de reconocer proteínas extrañas y de responder a su presencia proliferando y diferenciándose en células plasmáticas. A su vez, las células plasmáticas sintetizan y liberan inmunoglobulinas específicas, denominadas anticuerpos, que se combinan con las proteínas extrañas y las neutralizan. Los linfocitos se encuentran entre los elementos celulares normales de la sangre, pero también pueden abandonar la sangre y migrar en los tejidos conectivos. Constituyen una importante reserva de células relativamente indiferenciadas capaces de mantener una respuesta inmunológica.
Otro de los leucocitos que entran en los tejidos conectivos desde la sangre es el monocito, una célula mononuclear más grande que el linfocito y con diferentes potencialidades. Estas células migratorias pueden dividirse y, cuando se las estimula adecuadamente, pueden transformarse en macrófagos altamente fagocíticos. La reacción de las células de la sangre y del tejido conjuntivo ante una lesión se denomina inflamación y suele ir acompañada de calor local, hinchazón, enrojecimiento y dolor. En estas condiciones, los leucocitos neutrófilos (glóbulos blancos llamados neutrófilos por sus características de tinción neutra con ciertos colorantes), que normalmente no están presentes en el tejido conectivo en cantidades significativas, pueden migrar a través de las paredes capilares en cantidades astronómicas y unirse a los macrófagos en la labor de ingerir y destruir bacterias. Los neutrófilos, vorazmente fagocitados, tienen una vida corta; una vez cumplida su misión, mueren en gran número. El pus, que puede acumularse en los sitios de inflamación aguda, está compuesto en gran parte por leucocitos neutrófilos muertos y moribundos.
Los macrófagos, o histiocitos, derivan de los monocitos circulantes en el torrente sanguíneo; también son importantes para la reparación de tejidos y para la defensa contra la invasión bacteriana. Tienen una gran capacidad de fagocitosis, el proceso por el que las células engullen restos celulares, bacterias u otras materias extrañas y las descomponen por digestión intracelular. Por lo tanto, representan una importante fuerza de células carroñeras móviles.