À partir de la deuxième exposition à un antigène, on constate une réponse immunitaire plus rapide et plus importante. Il existe en effet une mémoire immunitaire assurant une meilleure protection contre les antigènes déjà rencontrés, basée sur la production de lymphocytes mémoires à longue durée de vie, capables de s'activer rapidement et fortement. On peut provoquer cette mémorisation par la vaccination, en injectant un produit immunogène mais non pathogène (particules virales, virus atténué...). Le vaccin contient souvent un adjuvant qui induit une réponse immunitaire innée nécessaire pour que se déroule la réponse adaptative.
Au niveau des individus, le nombre de lymphocytes mémoires tend à augmenter au gré des expositions aux antigènes, accidentelles (infections) ou provoquées (vaccins), de sorte que le phénotype immunitaire d'un individu évolue et s'adapte à son environnement.
Néanmoins, d'un point de vue des populations, pour bloquer la circulation d'agents pathogènes, il faut une couverture vaccinale suffisante.
La connaissance des mécanismes de l'immunité adaptative (vaccins, fonctionnement des anticorps...) constitue un axe fort de recherche susceptible de permettre de lutter par exemple contre certains cancers.
