免疫系统通过免疫应答阻止和清除入侵病原体及其毒素的功能，即抗感染免疫作用。免疫防御的对象是外源的病原微生物，包括细菌、病毒、真菌、寄生虫等。当这些外源的病原体进入机体后，就会诱导机体的免疫系统发生免疫应答，首先是引起非特异性的免疫应答，主要包括吞噬细胞直接吞噬清除病原体和自然杀伤细胞（natural killer cell，NK细胞）直接杀伤清除病原体感染细胞。如果无法清除这些病原体，就会引起特异性免疫应答，彻底清除入侵的病原体，保护机体自身，同时形成免疫记忆，当再次遇到相同的病原体时，就会产生更快更强的免疫应答。特异性免疫细胞主要包括T淋巴细胞和B淋巴细胞，前者介导细胞免疫，后者介导体液免疫。如果特异性免疫应答也无法完全清除入侵的病原体，将导致慢性感染甚至导致机体的死亡。

免疫系统具有识别、杀伤并及时清除体内突变细胞，防止肿瘤发生的功能。免疫监视的对象主要是体内发生突变的细胞。由于各种原因，机体内总是会产生各种突变的细胞，这些突变的细胞会过度表达某些分子被免疫系统识别而清除。部分突变的细胞会逃避免疫系统的清除而发展成为危害身体健康的肿瘤。细胞毒性T淋巴细胞（cytotoxic T lymphocyte; CTL）和NK细胞是执行免疫监视功能的最主要的免疫细胞。CTL与NK细胞通过直接诱导肿瘤细胞的凋亡，或通过分泌穿孔素和颗粒酶等导致肿瘤细胞裂解死亡。2002年，肿瘤免疫学家首次提出了肿瘤免疫编辑理论，认为肿瘤与免疫系统的相互作用可分为3个阶段：第一个阶段为免疫监视，第二阶段为免疫平衡，第三阶段为免疫逃逸。临床上可见的肿瘤绝大多数是进入了免疫逃逸阶段的肿瘤。

通过免疫耐受和免疫调节等机制达到免疫系统内环境的稳定。免疫自稳首先是对自身组织细胞的耐受，主要通过一系列中枢和外周耐受机制实现；其次是机体内衰老、凋亡、坏死的细胞和免疫复合物等，还可以通过免疫系统中的吞噬细胞及时清除，保持机体自身内环境的稳定，如外周血中衰老的红细胞在脾内被吞噬清除。该功能失调时，可因生理功能紊乱而导致疾病的发生，如临床上脾功能亢进导致的贫血，就是红细胞在脾内被病理性的过度吞噬清除导致的。其次，免疫系统中复杂的调节网络能够保证免疫应答控制在适当的强度，以避免过强的免疫应答对自身正常组织的损伤，如果该功能受损，则可能导致自身免疫性疾病。

免疫系统的三大功能