Homeostaza immunologiczna to ściśle regulowany system kontroli i równowagi fizjologicznej organizmu, który wyposaża organizm w wielopłaszczyznową linię obrony przed inwazją obcych patogenów lub wzrostem autoantygenów. U zdrowych osób, które utrzymują zdrowy stan homeostazy immunologicznej, wyzwanie obcego i potencjalnie zakaźnego antygenu lub antygenu wytworzonego przez siebie, który zagraża zdrowiu narządu lub układu narządów, inicjuje kaskadę odpowiednich reakcji, które mają na celu przywrócenie organizmu do jego wcześniej nieskrępowany stan. Tradycyjna egzogenna odpowiedź immunologiczna zaczyna się, gdy patogen przekroczy barierę, taką jak skóra, nos lub przewód pokarmowy. Następnie tworzone są środki bakteriobójcze do tkanek, które mogą zabić wielu najczęstszych najeźdźców. Kaskada postępuje, jeśli to konieczne, do rozmieszczenia komórek NK, zwanych również limfocytami, w celu zakończenia odpowiedzi immunologicznej; następnie ciało powraca do stanu równowagi sprzed walki i kończy cykl homeostazy.
Układ odpornościowy opiera się na różnorodnych mechanizmach ataku, aby powstrzymać organizm przed codziennym atakiem potencjalnie zagrażających życiu egzogennych patogenów lub alergenów. Zdrowe utrzymanie populacji limfocytów jest na czele zrównoważonej homeostazy immunologicznej. Na przykład immunolodzy koncentrują dużą część swoich badań na zdefiniowaniu bodźców fizjologicznych, które powodują wzrost populacji komórek bojowych i osiągnięcie biegłości w określonym obszarze odpowiedzi immunologicznej, procesie zwanym różnicowaniem.
Badania pokazują, że codzienny atak na układ odpornościowy jest ważną częścią utrzymania wystarczającej liczby dojrzałych komórek odpornościowych, definiowanych jako te, które są w stanie rozpoznać i szybko zbudować obronę, aby utrzymać względnie stały stan homeostazy immunologicznej. Można wysnuć analogię między szczepionkami zalecanymi w celu przygotowania organizmu do walki z poważną infekcją poprzez stymulację komórek zabójczych przez obce cząstki w nieaktywnym zastrzyku z normalnym, codziennym „treningiem”, który te komórki otrzymują jedynie poprzez osoba wdychająca alergeny w domu.
Kiedy homeostaza immunologiczna zostaje zakłócona w określonych okolicznościach, odpowiedź immunologiczna organizmu może stać się nieaktywna lub nadaktywna. Kiedy odpowiedź immunologiczna przestaje odpowiadać lub jest nieefektywna, mogą wystąpić poważne zaburzenia immunologiczne, takie jak rak; komórki, które rozpoznałyby komórki rakowe jako niebezpieczne, mogą nie zostać odpowiednio przygotowane poprzez różnicowanie immunologiczne i sygnalizację. Zaburzenia autoimmunologiczne znajdują się po nadreaktywnej stronie spektrum homeostatycznego. Na przykład choroba autoimmunologiczna stwardnienia rozsianego objawia się, gdy organizm postrzega tkanki związane z układem nerwowym, takie jak mózg i rdzeń kręgowy, jako obce i niebezpieczne, i atakuje te tkanki. Wiele, jeśli nie większość leków dostępnych na rynku, leczy choroby, próbując do pewnego stopnia poprawić homeostazę immunologiczną.