תגובת מערכת החיסון היא תגובה של מערכת החיסון למיקרואורגניזמים מזיקים ולתאים שעברו שינוי (סרטניים) בגוף. לפעמים קורה שתגובת מערכת החיסון מתרחשת גם על תאים נורמליים (בריאים) בגוף. במקרה כזה, מדובר במחלה אוטואימונית. תגובת מערכת החיסון מתרחשת גם בחיסון.