El reconocimiento mediado por TLR puede ocurrir en la membrana plasmática o en la membrana de endosomas y endolisosomas. TLR1, TLR2, TLR4, TLR5 y TLR6 se localizan principalmente, aunque no exclusivamente, en la membrana plasmática y reconocen componentes microbianos como lípidos, lipoproteínas
, LPS y proteínas. Por el contrario, TLR3, TLR7, TLR8
y TLR9 se localizan en compartimientos vesiculares intracelulares y están implicados principalmente en el reconocimiento de ácidos nucleicos