Badania immunologiczne polegają na wykrywaniu we krwi przeciwciał bądź też w określonych przypadkach także antygenów. Wykrycie w próbce krwi przeciwciał przeciwko danemu patogenowi w odpowiednio wysokich stężeniach (odpowiednim mianie), a także w odpowiedniej klasie (IgM, IgG) oznacza, że pacjent jest aktualnie chory bądź też miał kontakt (chorował w przeszłości) z daną chorobą.

Badania immunologiczne wykorzystywane są między innymi w diagnostyce takich chorób jak toksoplazmoza, cytomegalia, różyczka (istotne przede wszystkim w diagnostyce u kobiet ciężarnych), wirusowe zapalenia wątroby, mononukleoza, borelioza, w wykrywaniu infekcji wywołanych przez bakterie z rodzaju Chlamydia, Mycoplasma, a także w diagnostyce chorób z autoagresji, takich jak RZS, toczeń układowy, układowe zapalenia naczyń i wiele innych.

Podstawowe znaczenie w badaniach immunologicznych ma reakcja antygen ‒ przeciwciało, to znaczy fakt, że pod wpływem pojawienia się w organizmie jakiegoś antygenu (przede wszystkim bakterii, wirusów, grzybów, ale także obcych tkanek albo tkanek własnych potraktowanych przez nasz organizm jako obce) dochodzi do wytworzenia przez nasz układ odpornościowy skierowanych przeciwko nim przeciwciał.