免疫學的一個分支學科。它利用現代生物化學技術研究免疫分子的結構和功能。自從 E.A.von貝林和北裏柴三郎(1890)發現抗毒素並應用於臨床治療、J.博爾代（1895）發現補體並建立補體結合反應以後，就建立瞭抗原和抗體的概念和血清學的實驗方法。這不僅對醫學產生瞭極大的推動作用，而且引導人們進一步去探索抗原、抗體、補體的理化性質以及抗原抗體反應的特異性基礎，逐步形成免疫化學的研究範圍。由於物理、化學，特別是生物化學的發展和實驗技術的不斷提高，免疫化學得以突飛飛猛進，並達到分子水平。又由於血清蛋白電泳、凝膠擴散和免疫電泳等技術的推廣，已經建立瞭分離和純化抗體的方法，發現瞭抗體的不均一性。20世紀50年代以後，在單克隆免疫球蛋白血癥(如骨髓瘤、巨球蛋白血癥)患者的血液中和本周蛋白陽性者的尿中，發現瞭均一性骨髓瘤球蛋白，為球蛋白分子結構的研究提供瞭理想的材料。這些蛋白性質均一、含量多、易於分離和純化，可以利用近代蛋白質分離技術和免疫化學技術進行研究。近20年來，人們已經從分子水平上瞭解免疫球蛋白的一級結構、肽鏈組成、立體構型和各功能區的功能等，並在研究抗體多樣性與獨特型的遺傳起源方面取得重大進展。另外，對抗原的研究也取得很大的成績，如已能從微生物中提取各種保護性抗原制備化學疫苗。在細胞抗原方面，也已弄清紅細胞血型抗原的化學組成；對組織相容性復合體(MHC)產物，特別是對小鼠H-2抗原和人白血細胞抗原(HLA)的分離純化和化學分析都取得瞭顯著的進展；對人的腫瘤相關抗原如甲胎蛋白(α-FP)癌胚抗原(CEA)的提取和純化均已成功。由於在分子水平上瞭解抗原和抗體，對抗原抗體反應的特異性就有瞭進一步的認識。在這方面起決定性作用的是構型的互補性：對線性抗原來說，抗原決定簇的一級結構比較重要；而對球形抗原來說，抗原決定簇的立體結構比較重要。在對補體的研究方面，分子免疫學也有突出的成就，如人們已經能夠分離和提取補體系統的各個成分，分析某些補體成分的分子結構和氨基酸序列。對調控免疫應答的其他生物學活性因子(如淋巴因子、胸腺因子、轉移因子和免疫核糖核酸等)的分離和理化性質的研究，也都取得顯著的進展。