L'immunité adaptative cible des molécules ou des fragments de molécules précis appelés déterminants antigéniques, portés par des agents infectieux ou des cellules anormales.
Ce type d'immunité implique l'intervention de molécules absentes de l'immunité innée : les anticorps. D'un point de vue cellulaire, les lymphocytes, sont très variés du fait de leurs récepteurs de surface ou des anticorps qu'ils libèrent.
Il est difficile d'imaginer qu'on puisse lutter contre la diversité des agents infectieux potentiels. Pourtant, l'existence potentielle d'une infinité de lymphocytes différents provient du mode d’expression (par réarrangement) des gènes responsables de la synthèse des régions constantes et variables des récepteurs, ainsi que de l'assemblage de chaînes lourdes et légères des anticorps. Ces processus aléatoires permettent ainsi potentiellement de répondre à une multitude de molécules.
Il y a un équilibre entre la production d'une grande variété de ces cellules et l'élimination des cellules autoréactives, qui ciblent un antigène appartenant à l'organisme et pourraient provoquer une réaction auto-immune.
Dans le détail du processus, suite à la réponse immunitaire innée, des cellules présentatrices de l’antigène vont disposer à leur surface des antigènes issus des corps phagocytés qu'elles vont présenter aux lymphocytes. Parmi les nombreux clones de lymphocytes, seuls ceux qui reconnaissent spécifiquement ces antigènes sont sélectionnés (sélection clonale), ils vont alors se multiplier (amplification clonale) et se différencier (différentiation clonale). Les Lymphocyte T (LT) CD4 se différencient en LT auxiliaires produisant l'interleukine 2, un facteur de croissance indispensable à l'amplification clonale. Les LT CD8 donnent des LT cytotoxiques, dont la fonction est de détruire les cellules infectées. Enfin les LB donnent des plasmocytes, qui produisent des anticorps (immunoglobulines) spécifiques de l'antigène ; anticorps dont la présence dans le sang permet de neutraliser les antigènes en formant un complexe immun qui sera par la suite phagocyté.
Les processus de sélection clonale et de multiplication expliquent à la fois que l'immunité adaptative soit spécifique de l'antigène mais aussi qu'elle est plus lente à se mettre en place.