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免疫学与其他学科一样，也是随着社会的发展和科学的进步而逐渐发生、发展和成熟的。免疫学的发展史可分为原始、传统和现代三个时期。
从医学发展的历史研究中证实，中国古代已有采用免疫手段经验性地防治传染病的记录。人类历史上长期遭受各种传染病的困扰，特别是烈性传染病的快速传播是除战争以外导致人类大量死亡的重要原因。以天花举例，在16至18世纪，欧洲每年因患天花死亡的人数约为50多万，亚洲约为80多万。我国古代医师在治疗天花的长期临床实践中发现，康复后的天花患者、护理者或穿过沾染患者痘痂衣服的人不会再患天花，于是大胆尝试用天花痊愈患者的痘痂制成痂粉、再将其吹入健康人鼻孔的方法来预防天花，这是世界上最早的原始疫苗。经研究证实，这种人痘苗在唐代开元年间（公元713—741年）就已出现，并在民间广为流传，且随着中国与外国间的商贸流通而逐渐传至国外。
大约在15世纪，人痘苗免疫法传到中东。当地人把鼻孔吹入法改良为皮内接种法，从而获得了更加显著的预防效果。1721年，英国驻土耳其大使夫人Mary Montagu将这种接种方法传入英国，随之很快传遍欧洲。尽管这种人痘苗免疫法具有一定的免疫效果，但并不十分安全，仍存在人工感染的危险及在一些个体中出现的严重反应。
直到18世纪末，英格兰乡村医生E.Jenner观察到挤奶女工只患牛痘（一种轻型的局部痘疹）不患天花，从中他得到启发，通过一系列实验于1798年成功创制出世界上第一例疫苗——牛痘活疫苗，并开始推行牛痘疫苗的接种，逐步控制了天花的流行，为人类最终战胜天花做出了不朽的贡献。由于当时对天花与牛痘的病原体没有系统认识，在此后较长时间内，免疫学一直停留在这种经验性原始状态。
19世纪后期，在人类与疾病斗争中过程中，人们积极寻找引起疾病的病原微生物。对微生物学认识与了解的增加激发了对疫苗抗病机制的研究，促进了免疫学的发展。1880年，法国微生物学家L.Pasteur偶然发现接种陈旧的鸡霍乱杆菌培养物可使鸡不受毒性菌株感染，由此发现并成功地研制出炭疽杆菌减毒疫苗和狂犬病疫苗。对疫苗接种如何发挥保护性效果的探索为科学家们开启免疫机制的研究奠定了基础。1883年，俄国动物学家E.Metchnikoff发现了白细胞的吞噬作用并提出了细胞免疫（cellular immunity）学说。1890年，德国医师E.von Behring和日本学者北里发现了白喉抗毒素。1894年，比利时血清学家J.Bordet发现了补体与补体结合实验。1896年，H.Durham等人发现了凝集反应。1897年，R.Kraus发现了沉淀反应。1900年，K.Landsteiner发现了人类ABO血型。这些发现推动了体液免疫（humoral immunity）学说的建立，并导致了血清学（serology）的发展，使血清学实验逐渐应用于临床检验。由此，在以后的免疫学研究中，血清学在很长一段时间内成了免疫学发展主流方向的代表之一。1901年，“免疫学”一词首次出现在《医学索引》（ Index Medicus ）中；1916年《免疫学杂志》（ Journal of Immunology ）创刊，象征着免疫学作为一门学科而获得认可。
20世纪中期，一些免疫生物学研究的新发现进一步丰富了传统免疫学的知识。1945年，R.Owen发现异卵双生小牛不同血型间输血可以相互耐受。1948年，G.Snell发现了组织相容性抗原。1953年，R.Billingham等人成功进行了人工耐受试验。1956年，Witebsky等人建立了自身免疫病动物模型。这些发现与研究结果使人们初步认识到，免疫学不仅是抗感染免疫，还涉及很多生物医学领域。
1956年，B.Glick发现了腔上囊的功能与作用。1958年，澳大利亚学者F.Burnet提出了一个免疫学新理论——克隆选择学说（clone selection theory），该学说首次解释了大部分免疫现象。该学说提出：体内存在识别各种抗原的免疫细胞克隆，抗原通过细胞受体选择相应的克隆并使其活化与增殖，形成抗体产生细胞和免疫记忆细胞；胚胎期与抗原接触过的免疫细胞可被抑制，成为禁忌细胞株（forbidden clone），一些免疫细胞发生突变可与自身抗原发生反应。该理论被后来的试验所证实，为免疫学理论的建立奠定了重要基础。
1961年，J.Miller发现了胸腺的功能与作用。1966年，H.Claman等人发现了T淋巴细胞与B淋巴细胞，并发现它们间有免疫协同作用。以后，T细胞不同亚型及区分亚型的鉴定方法、不同免疫细胞间的相互作用机制及T细胞识别中的主要组织相容性复合体限制性又被进一步发现。1975年，G.Kohler和C.Milstein等人用B细胞杂交瘤技术制备出单克隆抗体。1978年，S.Tonegawa发现了免疫球蛋白的基因重排。这些免疫学理论与免疫实验技术的发展为之后免疫学研究打下坚实基础。20世纪80年代以来，细胞因子及其家族被相继发现，对其生物学活性、相互之间作用的通路与功能的研究使免疫学研究迈向了一个更高的平台。