Imūnķīmija ir ķīmijas nozare, kas pēta imūnsistēmu. Tas ietver ķermeņa šūnu un ķīmisko reakciju uz baktēriju, sēnīšu un vīrusu organismiem. 1900. gadu sākumā zinātnieki Karls Landšteiners un Svante Arhenius izstrādāja ķīmiskas metodes, lai pētītu antivielas un to antitoksīnu reakciju uz toksīniem. Šie pētījumi galu galā noveda pie testiem, ko izmantoja, lai noteiktu konkrētas slimības un dažādu slimību ārstēšanas metodes.
Visā cilvēces vēsturē ir saprasts, ka, slimībai atkāpjoties, slimajam indivīdam ir mazāka iespēja atkārtoties. 1798. gadā angļu ārsts Edvards Dženers izmēģināja līdzekli, kā izveidot imunitāti pret bakām, injicējot citai personai govs baku bojājuma saturu. Rezultāts bija imunizācija pret bakām. Vēlāk zinātnieki atklāja imūnsistēmas darbības un sastāvdaļas.
Imunoķīmijas sākumposmā pētnieki formulēja metodes imūno reakciju novērošanai ārpus ķermeņa. Šie pionieri secināja, ka ir notikušas ķīmiskas reakcijas, taču nebija pārliecināti, kas tieši izraisīja reakciju vai kā šo reakciju reproducēt. Laboratorijas pētījumi atklāja haptēnus, kas ir antigēnu daļas. Pētnieki galu galā atklāja, ka imūnās atbildes reakcija notika, kad antivielas sazinājās ar haptēniem, kas bija saistīti ar specifiskiem proteīniem. Izmantojot kombinēto vielu, turpmākās pārbaudes liecināja, ka antigēna reakcija parasti ietvēra nogulšņu veidošanos.
Turpinot antivielu un reaģentu novērtēšanu, atklājās, ka šie imūnsistēmas komponenti atšķir molekulārās struktūras pat ar mazāko atšķirību. Dažas vielas izraisīja lielāku reakciju nekā citas. Piemēram, savienojumi, kas satur karboksilgrupu, izraisīja mazāku reakciju nekā vielas, kas satur sulfuongrupu. Imunoķīmijas sasniegumi galu galā ļāva pētniekiem izpētīt antivielu saistīšanās un reaģēšanas īpašības, izmantojot luminiscējošas molekulas. Vēlākās pētniecības metodes parasti ietvēra elektroforēzi.
20. gadsimta sākumā zinātnieki izstrādāja arī Vasermana testu sifilisa noteikšanai. Testu parasti veica, apvienojot asins vai cerebrospinālā šķidruma paraugu ar aitu lipīdu. Antivielām, kas apvienotas ar lipīdu, bija dažādas reakcijas pakāpes atkarībā no stāvokļa smaguma. Šāda veida pārbaude bija efektīva arī malārijas un tuberkulozes noteikšanai. Pārbaudes nebija muļķīgas, un dažkārt radās kļūdaini pozitīvi vai negatīvi rezultāti. Pašlaik laboratorijas tehniķi izmanto sarežģītākas testēšanas metodes.
Virusoloģija jeb vīrusu izpēte ir arī imūnķīmijas nozare, kas klasificē vīrusus, analizē infekciju iegūšanas veidu un izstrādā ārstēšanas metodes. Molekulārā evolūcija parasti ietver mikrobioloģijas izpēti dezoksiribonukleīnskābes (DNS), ribonukleīnskābes (RNS) un olbaltumvielu līmenī. Tas ietver imūnķīmiju, ja pētījums attiecas uz slimības procesiem un infekciju.