已知高劑量維他命 C在臨床前模型中直接損害癌細胞的生長，但高劑量維他命 C抗腫瘤功效的部分是透過調節體內的抗癌免疫反應。

義大利都靈大學腫瘤學研究團隊在2020年的Sci. Transl. Med.期刊，發現到在大多數情況下，只有在有完整能力的免疫系統存在的情況下，添加高劑量維他命 C來才能夠延遲腫瘤的生長，所以高劑量維他命 C調節體內的抗癌免疫反應，是需要一個可以完全勝任的免疫系統來最大限度地發揮的抗腫瘤增殖作用。

他們認為高劑量維他命 C的抗腫瘤活性不僅取決於其促氧化作用，還有部分取決於某些免疫調節功能。調節體內的抗癌免疫反應包括高劑量維他命 C會調節免疫系統細胞對腫瘤微環境的浸潤，此一機制是必需仰賴T 細胞的方式才可以延緩癌症生長。

該研究結果表明高劑量維他命 C之所以可治療癌症，延緩腫瘤的生長的部分原因，主要是因為高劑量維他命 C會強化抗癌的免疫 T 細胞。高劑量維他命 C不僅可以增強過繼性CD8陽性的 T 細胞的細胞毒殺活性，而且還可以與多種癌症類型的免疫檢查點療抑制劑配合使用治療，也可以在具有高突變負荷的錯配修復缺陷型(dMMR)的癌症，加強免疫檢查點療抑制劑的治療。高劑量維他命 C搭配免疫檢查點療抑制劑的聯合治療，會誘導腫瘤浸潤的淋巴細胞活化，且他們研究報告證實，添加高劑量維他命 C確實可以增強CTLA-4 和PD-1的免疫檢查點療抑制劑在小鼠模型中的乳癌、胰臟癌和錯配修復缺陷型(dMMR)的大腸直腸癌功效。 這種組合不僅在大多數情況下延緩了腫瘤的生長，而且在少數小鼠身上也觀察到了完全消退。