Miễn dịch học cổ điển có liên hệ chặt chẽ với dịch tễ học và y học. Nó nghiên cứu mối quan hệ giữa các hệ thống của cơ thể, các tác nhân gây bệnh và sự miễn nhiễm. Tài liệu viết cổ nhất có đề cập đến miễn nhiễm được biết đến có liên quan đến trận dịch hạch ở Athena (Hy Lạp) năm 430 TCN. Thucydides ghi nhận rằng những người khỏi bệnh từ những đợt dịch trước có thể chăm sóc người bệnh mà không sợ bị lây bệnh lần thứ hai. Nhiều xã hội cổ cũng biết đến hiện tượng này, nhưng phải đợi đến thế kỷ 19 và 20 khái niệm miễn nhiễm mới được phát triển thành một luận thuyết khoa học.

Nghiên cứu các thành phần phân tử và tế bào của hệ miễn dịch, về chức năng và tương tác giữa chúng với nhau, là trọng tâm của miễn dịch học. Hệ miễn dịch được phân thành hệ miễn dịch tự nhiên (không đặc hiệu) và hệ miễn dịch thu được (đặc hiệu), miễn dịch đặc hiệu tiếp tục được phân thành miễn dịch dịch thể và miễn dịch qua trung gian tế bào.

Đáp ứng dịch thể (kháng thể) là tương tác giữa các kháng thể với các kháng nguyên. Hiểu biết về thuộc tính của hai thực thể sinh học trên là tâm điểm của miễn dịch học. Tuy nhiên, đáp ứng miễn dịch tế bào cũng không kém phần quan trọng, bởi lẽ loại đáp ứng này ngoài chức năng tiêu diệt các tế bào nhiễm bệnh, nó còn có vai trò quyết định trong sự kiểm soát đáp ứng dịch thể. Nói đơn giản, cả hai hệ (dịch thể và tế bào) phụ thuộc chặt chẽ lẫn nhau.

Trong thế kỷ 21, chân trời khám phá của miễn dịch học đã được mở rộng với rất nhiều nghiên cứu được tiến hành tại những cơ sở chuyên biệt. Các nghiên cứu này bao gồm chức năng miễn dịch của các tế bào, cơ quan và hệ cơ quan mà bình thường được xem là không thuộc hệ miễn dịch, cũng như nghiên cứu các chức năng của hệ miễn dịch ngoài các khái niệm miễn nhiễm truyền thống.