血小板聚集后形成血小板止血栓，在初期止血中极其重要。这一过程需要血小板膜表面糖蛋白Ⅱb-Ⅲa（GPⅡb-Ⅲa，又称整合素αⅡbβ3）和纤维蛋白原的参与。未受刺激的静息血小板膜上的GPⅡb/Ⅲa不能与其配体纤维蛋白原结合。血管损伤后血小板黏附于血管内皮胶原纤维，或在致聚剂的激活下，血小板膜上GPⅡb-Ⅲa暴露出结合位点，在钙离子（Ca²⁺）的作用下纤维蛋白原可分别与两个相邻的血小板结合，即通过纤维蛋白原的桥联作用，把活化的血小板相互黏着在一起，使之聚集成团。此外，激活的GPⅡb-Ⅲa也能与血管性假血友病因子[又称冯·维勒布兰德因子（vWF）]结合，因此处于活化状态的血小板也可通过vWF作为桥梁而相互聚集。临床上，GPⅡb/Ⅲa的异常（血小板无力症）或纤维蛋白原、vWF缺乏均可引起血小板聚集障碍。 血小板聚集受多种物质影响。可引起血小板聚集的物质叫致聚剂（或诱导剂）生理性致聚剂包括二磷酸腺苷（ADP）、肾上腺素、5-羟色胺、组胺、胶原、凝血酶等；病理性致聚剂包括病毒、细菌、免疫复合物、药物等。在致聚剂激活下，血小板聚集通常分第一聚集时相和第二聚集时相两个时相。第一聚集时相的特点是迅速发生、迅速解聚，因此也称可逆聚集相；第二聚集时相的特点是发生缓慢且不能解聚，也叫不可逆聚集相。血小板聚集反应的形式由致聚剂的种类和浓度决定。例如，在血小板悬液中加入低浓度的ADP只引发第一聚集时相，血小板迅速聚集而又迅速解聚；而加入中等剂量的ADP后，在上述可逆聚集相过后不久，又出现不可逆的第二聚集时相，即血小板再次聚集。这个不可逆聚集相据认为主要是血小板释放内源性ADP和血栓烷A2（TXA2）所致；高浓度的ADP引起的聚集，由于第一和第二聚集时相相继发生，只出现单一的不可逆聚集相。胶原则只引起血小板单相的不可逆聚集，与内源性ADP释放和TXA₂合成释放有关。血小板的聚集还受到血管内皮细胞产生的前列环素（prostacyclin; PGI₂）和一氧化氮（NO）负性调节。正常情况下，血管内皮产生的PGI₂与血小板生成的TXA2之间保持动态平衡，使血小板不发生聚集。血管内皮受损时，局部PGI₂和NO生成减少，有利于血小板聚集的发生。药物阿司匹林可抑制TXA2的合成而抑制血小板聚集，降低机体的生理止血功能。 临床通过比浊法血小板聚集试验计算血小板聚集的程度和速度，以检测血小板的聚集功能。血小板聚集功能增强提示高凝状态（如静脉血栓形成，高β-脂蛋白血症，糖尿病，手术后等），血小板聚集功能降低或不聚集多见于血小板无力症、血管性假血友病、某些获得性血小板功能低下，如服用阿司匹林等药物。