Miễn dịch học là một ngành khoa học tìm hiểu thành phần và chức năng của hệ miễn dịch. Môn học này xuất phát từ những nghiên cứu y dược ban đầu về nguyên nhân gây miễn nhiễm đối với bệnh tật. Miễn dịch được đề cập đến sớm nhất là trong trận đại dịch ở Athens năm 430 TCN. Nhà y học Thucydides đã để ý rằng: những người đã hồi phục từ một đợt bệnh trước đó có thể giám sát người đang bệnh mà không bị bệnh lại lần thứ hai.[3] Vào thế kỷ 18, Pierre-Louis Moreau de Maupertuis thực hiện thí nghiệm với nọc độc bọ cạp và quan sát thấy rằng một số con chó và chuột đã được miễn nhiễm với nọc độc này.[4] Quan sát này và các quan sát khác về khả năng miễn dịch đã được Louis Pasteur khai thác trong quá trình tiêm vaccine và đề xuất lý thuyết mầm bệnh vi sinh.[5] Lý thuyết của Pasteur đã trực tiếp phản đối các học thuyết đương thời về bệnh tật, chẳng hạn như học thuyết miasma-nói rằng bệnh tật gây ra do "hắc khí". Chỉ đến năm 1891, với những bằng chứng được đưa ra bởi Robert Koch (được trao giải Nobel năm 1905) các vi sinh vật đã được khẳng định chính là nguyên nhân gây bệnh truyền nhiễm.[6] Virus đã được xác định cũng là mầm bệnh cho con người vào năm 1901, khi Walter Reed phát hiện ra virus sốt vàng.[7]

Miễn dịch học đã có một bước tiến lớn vào cuối thế kỷ 19 đó là nhờ sự phát triển nhanh chóng trong nghiên cứu về miễn dịch thể dịch và miễn dịch tế bào.[8] Đặc biệt quan trọng là công trình của Paul Ehrlich, người đã đề xuất lý thuyết chuỗi phụ phân tử (side-chain) để giải thích tính đặc hiệu của phản ứng kháng nguyên-kháng thể; những đóng góp của ông cho sự hiểu biết về miễn dịch thể dịch đã được ghi nhận bởi giải thưởng Nobel năm 1908, cùng với người đề xuất miễn dịch qua trung gian tế bào, Elie Metchnikoff.[9]