Protilátková (humorální) imunita je zprostředkována cirkulujícími protilátkami, bílkovinami charakteru imunoglobulinu. (Imunoglobuliny lze podle jejich chemické stavby dělit do několika tříd. Označujeme je IgG, IgM, IgA, IgE a IgO). Imunoglobuliny jsou obsaženy v krevní plasmě, ale i v sekretech trávicího ústrojí, slinách, nosním hlenu, slzách apod. Jsou tvořeny zralými plazmatickými buňkami ve slezině, v lymfatických uzlinách a v roztroušené mízní tkáni podslizničního vaziva trávicího nebo dýchacího systému.

Při prvém setkání s antigenem, odpovídá organismus tzv. primární imunitní odpovědí. Primární odpověď se projeví tak, že za několik dnů po vpravení antigenu do těla jsou v krvi prokazatelné protilátky, jejichž hladina ale brzy klesá. Při druhém setkání s antigenem, kdy v organismu je již přítomna zásoba "paměťových buněk" vytvořených při primární odpovědi, organismus odpovídá mnohem pohotověji a mnohem intenzivnější imunitní odpovědí. Této odpovědi říkáme sekundární imunitní odpověď nebo anamnestická reakce.

Projevy reakce antigenu s protilátkou mohou být velmi různé. Při reakci ve zkumavce (říkáme in vitro) mohou protilátky zhlukovat (aglutinovat) bakterie. Rozpustné antigeny mohou být také protilátkami sráženy (precipitovány). Po vazbě s antigenem, aktivují protilátky tzv. komplement. Účinek komplementu se uplatňuje také v organismu (in vivo). Komplement poškozuje membrány cizorodých buněk (např. červených krvinek jiné krevní skupiny) a buňky tak ničí.

Komplement je soubor bílkovin plasmy, který je nástrojem přirozené imunity organismu.

V organismu (in vivo) zneškodňují protilátky viry a jedy uvolňované některými bakteriemi (např. původci záškrtu a tetanu). Jinou funkcí protilátek je příprava bakterií pro fagocytosu. Tyto procesy probíhají tak, že se protilátky váží na bakteriální povrch, a protože na povrchu fagocytujících buněk jsou uloženy receptory pro některý úsek protilátkové molekuly, zprostředkují protilátky těsné přilnutí bakterie k povrchu fagocytu a tím zesilují účinnost fagocytosy. Říká se, že protilátky činí bakterie pro fagocytující buňky "chutnější".

Abychom u lidí dosáhli aktivní ochrany před infekcí (v podstatě jde o vytvoření zásoby citlivých buněk) dříve, než se člověk s příslušnou infekcí setká, provádíme aktivní očkování (imunizaci). Jako očkovacích látek se užívá usmrcených bakterií a virů, oslabených bakterií i živých virů, a zvláštním způsobem upravených jedů bakterií (toxoidů). Krátkodobé ochrany lze dosáhnout přímým podáním hotových protilátek. V takovém případě jde o pasivní imunizaci organismu. Podané protilátky reagují s antigeny rychle, takže poskytují organismu možnost okamžité obranné reakce, ale chrání jej poměrně krátce.

Vytvořené protilátky po aktivní imunizaci zůstávají v oběhu dlouhodobě a organismus je proti určitému typu antigenu po tuto dobu odolný, imunní. Doba trvání imunity je ovšem závislá na síle antigenu, na čase, který uplynul od setkání s antigenem i na individuální schopnosti organismu tvořit protilátky.