โดยทั่วไปแล้วระบบภูมิคุ้มกันวิทยาเป็นการศึกษาทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับเซลล์ชนิดต่าง ๆ สัญญาณชีวภาพและโมเลกุลที่ทำปฏิกิริยากับระบบภูมิคุ้มกันของร่างกาย นักวิจัยพยายามที่จะสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ว่าแต่ละฟังก์ชันเหล่านี้ทำงานอย่างไรและตอบสนองต่อวัคซีนและยาใหม่ ๆ ความรู้ทั่วไปเกี่ยวกับการที่เซลล์แต่ละชนิดมีปฏิสัมพันธ์กับเซลล์อื่นอย่างไรและมีโปรตีนและเอนไซม์หลายชนิดแตกต่างกันไป สาขานี้มักถูกพิจารณาว่าเป็นส่วนหนึ่งของสาขาวิชาชีววิทยาระบบซึ่งนักวิทยาศาสตร์ได้ศึกษาปฏิสัมพันธ์และการทำงานของทุกส่วนของร่างกาย
นอกเหนือจากคณิตศาสตร์แล้วนักวิทยาศาสตร์ที่เชี่ยวชาญด้านภูมิคุ้มกันวิทยามักใช้คอมพิวเตอร์ในการวิเคราะห์ส่วนประกอบทางชีวภาพต่าง ๆ ไมโครชิพสามารถใช้ในการวิเคราะห์โมเลกุลในขณะที่อุปกรณ์ห้องปฏิบัติการอื่น ๆ ที่หลากหลายมักใช้ผสมในสารประกอบต่าง ๆ และตรวจสอบปฏิกิริยาที่เกิดขึ้น บางครั้งนักวิจัยใช้เทคนิคดังกล่าวเพื่อเลือกยาเสพติดเพื่อศึกษา ผู้คนในการทดลองทางคลินิกสามารถตรวจสอบด้วยอุปกรณ์ที่ทันสมัยเพื่อตรวจจับการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกันต่อยาในการพัฒนา
ห้องปฏิบัติการทั่วโลกศึกษาระบบภูมิคุ้มกันวิทยามักจะพบยาที่มีประสิทธิภาพต่อการติดเชื้อและโรคต่าง ๆ เช่นมาลาเรียวัณโรคและ Human Immunodeficiency Virus (HIV) สิ่งอำนวยความสะดวกเหล่านี้มักขึ้นอยู่กับเงินทุนในระดับท้องถิ่น หากต้องการทำงานในสาขานี้มักต้องใช้ประสบการณ์ด้านการศึกษาขั้นสูงโดยทั่วไปจะอยู่ในระดับปริญญาเอก ความรู้เกี่ยวกับยีนหลายพันชนิดซึ่งเป็นรหัสสำหรับโปรตีนรวมถึงการตอบสนองที่เกิดขึ้นในระดับระบบและเซลล์นั้นเป็นสิ่งจำเป็น
ระบบภูมิคุ้มกันประกอบด้วยเซลล์ที่โจมตีสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ ที่เรียกว่า phagocytes เช่นเดียวกับเซลล์ที่สามารถจดจำลายเซ็นโมเลกุลของอาสาสมัครที่บุกรุกก่อนหน้านี้ที่เรียกว่าเซลล์เม็ดเลือดขาว ตัวอย่างเหล่านี้มองหาไวรัสและแบคทีเรียตัวอย่างเช่นในขณะที่บางชนิดมีการตอบสนองหลังจากติดเชื้อแล้ว คำตอบนั้นขึ้นอยู่กับโปรตีนที่เรียกว่าแอนติบอดี การแบ่งประเภทของเอนไซม์และโปรตีนอื่น ๆ มักจะเกี่ยวข้องกับการส่งสัญญาณระหว่างเซลล์และการเริ่มต้นและหยุดการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกัน
คอมพิวเตอร์มักจะใช้เพื่อจำลองปฏิสัมพันธ์ของยีนเซลล์โปรตีนและสารแปลกปลอมรวมถึงทำนายว่าระบบภูมิคุ้มกันจะตอบสนองอย่างไร ระบบภูมิคุ้มกันสามารถนำไปใช้ในการรักษาผู้ป่วยเช่นเดียวกับการวินิจฉัยเขาหรือเธอด้วยโรค นักวิทยาศาสตร์การวิจัยที่ทำงานด้านภูมิคุ้มกันวิทยามักจะทำงานร่วมกับผู้เชี่ยวชาญในด้านเภสัชวิทยาเคมีและการออกแบบการทดลองทางคลินิกในขณะที่ผู้เชี่ยวชาญในคอมพิวเตอร์และชีววิทยามักจะคุ้นเคยกับแนวคิดในทั้งสองสาขา
