Az immunrendszer feladata, hogy megvédje a szervezetet a behatoló idegen vagy veszélyes anyagoktól. Ilyenek lehetnek a mikroorganizmusok (hétköznapi nevükön kórokozók: baktériumok, vírusok, és gombák), a paraziták (pl. férgek), a daganatos sejtek, de az átültetett szervek, szövetek is. Azokat az anyagokat, amelyek a szervezetben immunválaszt váltanak ki, antigéneknek nevezzük. Az antigének baktériumok, vírusok, egyéb mikroorganizmusok, tumorsej-tek belsejében, vagy azok felszínén helyezkedhetnek el, de önmagukban is előfordulhatnak, pl. a pollenek vagy ételmolekulák. A normál immunválasz az idegen antigén felismeréséből, a védelmi mechanizmusok mozgósításából és a támadásból áll.

Az immunrendszer rendellenesen működik:

• ha a szervezet önmaga ellen indít immunválaszt (autoimmun betegség)
• ha a szervezet nem képes megfelelő immunválaszra a behatoló kórokozókkal szemben (immunhiányos betegség)
• ha az idegen antigénekre adott immunválasz az egészséges szöveteket is károsítja (allergiás reakció)

A szervezet első védelmi vonalát a külső behatolás ellen az ún. mechanikai vagy fizikai gátak képezik: a bőr; a szem szaruhártyája, és a légző-, emésztőrendszert, valamint a húgyivarszerveket borító nyálkahártya. Ha e védelmi vonalak épek, a legtöbb kórokozó képtelen bejutni a szervezetbe. Sérülésük esetén azonban - pl. nagykiterjedésű égés - a fertőzés veszélye nő. A mechanikai védőgátak működését mirigyváladékok is segítik, amelyek enzimtartalma elpusztítja a baktériumokat (pl. könny, emésztőnedvek, hüvelyváladék).

A következő védelmi vonalat a fehérvérsejtek alkotják, amelyek a vérárammal keringenek, majd a szövetekbe jutva megkeresik és megtámadják a behatoló baktériumokat, és egyéb antigéneket. Ez a védelem két részből áll. Az ún. nem-specifikus (öröklött, veleszületett) immunitáshoz sorolható fehérvérsejtek többnyire önállóan is képesek elpusztítani a kórokozókat. Másrészt a specifikus (tanult, szerzett) immunitásból, ide azok a fehérvérsejtek tartoznak, amelyek együtt pusztítják el az idegen anyagokat. E sejtek egy része nem közvetlenül, hanem más fehérvérsejteken keresztül ismeri fel és pusztítja el az idegen anyagokat.

A nem-specifikus és a specifikus immunitás kölcsönhatásban áll egymással. E kölcsönhatás részben közvetlenül, részben az immunrendszer mozgósítását végző, aktiváló hatású anyagokon keresztül valósul meg, pl. citokinek (az immunrendszer hírvivői), antitestek és a komplement rendszert alkotó komplement fehérjék. E molekulák nem a sejtek belsejében, hanem a testnedvekben (például a vér folyékony részét képező vérsavóban) oldott állapotban találhatók.

A behatoló idegen antigének elpusztításához az immunrendszernek először fel kell ismernie a betolakodókat, azaz különbséget kell tennie a saját és a nem saját között. E felismerési folyamat feltétele, hogy minden sejt felszínén egyedi azonosító molekulák helyezkedjenek el. Az immunrendszer a mikroorganizmusokat is az emberi szervezet számára idegen, egyedi felszíni azonosító molekulák révén ismeri fel. Az azonosító molekulákat az emberi szervezetben humán leukocita antigéneknek (HLA) vagy fő hisztokompatibilitási komplexnek (MHC) nevezik. Míg a HLA molekulák egy másik személyben antigénként viselkedve immunválaszt váltanak ki, a saját szervezetben normális esetben nem indukálnak immunreakciót. Minden ember egyedi humán leukocita antigénekkel rendelkezik. A szervezet saját sejtfelszíni antigénjeitől eltérő molekulákat hordozó sejteket az immunrendszer idegenként azonosítja, és megtámadja. Idegennek tekintett sejt lehet egy mikroorganizmus, egy átültetett szövetből származó sejt, vagy a szervezet mikroorganizmus által megfertőzött saját sejtje is.

Bizonyos fehérvérsejtek - B-limfociták - közvetlenül ismerik fel az idegeneket. Más sejtek (T-limfociták) az immunrendszer egyéb sejtjeinek, az ún. antigén-prezentáló sejteknek a segítségét igénylik. E sejtek bekebelezik és darabokra bontják a támadót, majd a behatoló antigén töredékeit oly módon "mutatják be" (antigén prezentáció), hogy azt a T-limfociták felismerhessék.

Az immunrendszert a testszerte megtalálható sejteken kívül még számos szerv alkotja. E szervek két csoportba sorolhatók (elsődleges és másodlagos nyirokszervek). Az elsődleges nyirokszervek - a csecsemőmirigy és a csontvelő - a fehérvérsejt-termelés helyszínei. A csecsemőmirigy a fehérvérsejtek egyik típusát - a T-limfocitákat - termeli, és arra "tanítja", hogy a szervezet saját antigénjeit figyelmen kívül hagyva csak az idegen antigéneket ismerje fel. A T-limfociták elengedhetetlen részét képezik a specifikus immunitásnak. A csontvelő számos fehérvérsejt-típust termel: neutrofil granulocitákat, monocitákat és B-limfocitákat. Ha a szervezet védelme igényli, a fehérvérsejtek kiáramlanak a csontvelőből, majd a véráramba kerülve jutnak el a felhasználás helyére.

A másodlagos nyirokszervek közé soroljuk a lépet, nyirokcsomókat, a mandulákat, a májat, a féregnyúlványt és a vékonybelekben található Peyer-plakkokat. E szervek csapdába ejtik a mikroorganizmusokat és más idegen részecskéket, majd odavonzzák az immunrendszer érett sejtjeit, amelyek az idegen részecskékkel és egymással kapcsolatba lépve specifikus immunválaszt váltanak ki.

A nyirokcsomók a szervezet stratégiai fontosságú helyein találhatók, és egymással a kiterjedt nyirokérhálózat révén állnak összeköttetésben, amely az immunrendszer keringési rendszereként működik. A nyirokrendszer szállítja a mikroorganizmusokat, más idegen anyagokat, a daganatsejteket, az elpusztult vagy sérült sejteket a szövetekből a nyirokcsomókba, majd a véráramba. A nyirokcsomók az egyik elsődleges helyei a daganatsejtek szóródásának, ezért a daganatok továbbterjedésének megállapítására gyakran a nyirokcsomókat vizsgálják. A nyirokcsomók duzzanatát nemcsak daganatsejtek okozhatják, hanem fertőzések is, ugyanis a fertőzésre adott immunválasz a nyirokcsomókban jön létre.