Immunochemia to dział chemii zajmujący się badaniem układu odpornościowego. Obejmuje to komórkowe i chemiczne reakcje organizmu na organizmy bakteryjne, grzybicze i wirusowe. Na początku XX wieku naukowcy Karl Landsteiner i Svante Arrhenius opracowali chemiczne metody badania przeciwciał i ich reakcji antytoksynowej na toksyny. Badania te doprowadziły ostatecznie do testów stosowanych do wykrywania określonych chorób i metod leczenia różnych dolegliwości.
W historii ludzkości rozumiano, że kiedy choroba ustępuje, chory jest mniej podatny na nawrót choroby. W 1798 roku angielski lekarz Edward Jenner przetestował sposób wytwarzania odporności na ospę przez wstrzyknięcie innej osobie zawartości zmiany ospy krowiej. Rezultatem była immunizacja przeciwko ospie. Później naukowcy odkryli działanie i składniki układu odpornościowego.
We wczesnych fazach immunochemii naukowcy opracowali metody obserwacji odpowiedzi immunologicznych poza organizmem. Pionierzy ci doszli do wniosku, że zachodzą reakcje chemiczne, ale nie byli pewni, co dokładnie wywołało reakcję lub jak ją odtworzyć. Badania laboratoryjne ujawniły hapteny, które są częścią antygenów. Naukowcy w końcu odkryli, że reakcja immunologiczna zachodzi, gdy przeciwciała stykają się z haptenami, które są przyłączone do określonych białek. Przy użyciu połączonej substancji dalsze badania wykazały, że reakcja antygenowa na ogół obejmuje tworzenie się osadu.
Dalsza ocena przeciwciał i reagentów wykazała, że te składniki układu odpornościowego rozróżniały struktury molekularne nawet z najmniejszą różnicą. Niektóre substancje wywołały silniejszą reakcję niż inne. Na przykład związki zawierające grupę karboksylową wywołały mniejszą odpowiedź niż substancje zawierające grupę sulfonową. Postępy w immunochemii ostatecznie umożliwiły naukowcom badanie właściwości wiązania i reagowania przeciwciał za pomocą cząsteczek luminescencyjnych. Późniejsze techniki badawcze obejmowały zwykle elektroforezę.
Na początku XX wieku naukowcy opracowali także test Wassermana na kiłę. Test był powszechnie wykonywany przez połączenie próbki krwi lub płynu mózgowo-rdzeniowego z lipidem owcy. Przeciwciała w połączeniu z lipidem wykazywały różne stopnie reakcji, w zależności od ciężkości stanu. Ten rodzaj testu był również skuteczny w wykrywaniu malarii i gruźlicy. Testy nie były głupie i czasami zdarzały się fałszywie pozytywne lub negatywne wyniki. Obecnie technicy laboratoryjni stosują bardziej wyrafinowane metody badań.
Wirusologia, czyli badanie wirusów, to także gałąź immunochemii, która klasyfikuje wirusy, analizuje sposoby nabywania infekcji i opracowuje metody leczenia. Ewolucja molekularna zwykle obejmuje badania mikrobiologiczne na poziomie kwasu dezoksyrybonukleinowego (DNA), kwasu rybonukleinowego (RNA) i białek. Obejmuje to immunochemię, gdy badanie dotyczy procesów chorobowych i infekcji.