Sistēmu imunoloģija parasti ir zinātnisks pētījums par dažāda veida šūnām, bioloģiskajiem signāliem un molekulām, kas mijiedarbojas kā ķermeņa imūnsistēmas daļa. Pētnieki mēģina matemātiski modelēt, kā katrs no tiem darbojas un reaģē, piemēram, uz jaunām vakcīnām un zālēm. Parasti būtiskas ir arī vispārīgas zināšanas par to, kā katrs šūnu tips parasti mijiedarbojas ar citām un ar daudziem dažādiem proteīniem un fermentiem. Šo jomu bieži uzskata par daļu no sistēmu bioloģijas jomas, kurā zinātnieki pēta katras ķermeņa daļas mijiedarbību un funkcijas.
Papildus matemātikai zinātnieki, kas specializējas sistēmu imunoloģijā, bieži izmanto datorus, lai analizētu dažādus bioloģiskos komponentus. Mikroshēmas var izmantot, lai analizētu molekulas, savukārt dažādas citas laboratorijas iekārtas bieži izmanto, lai sajauktu dažādus savienojumus un uzraudzītu notiekošās reakcijas. Pētnieki dažreiz izmanto šādas metodes, lai izvēlētos zāles, ko pētīt. Klīniskajos pētījumos iesaistītos cilvēkus var arī uzraudzīt ar sarežģītu aprīkojumu, lai noteiktu imūnsistēmas reakciju uz izstrādes stadijā esošajām zālēm.
Laboratorijas visā pasaulē pēta sistēmu imunoloģiju, bieži vien, lai atrastu zāles, kas ir efektīvas pret dažādām infekcijām un slimībām, piemēram, malāriju, tuberkulozi un cilvēka imūndeficīta vīrusu (HIV). Šādu iekārtu darbība bieži vien ir atkarīga no vietējā un reģionālā finansējuma. Lai strādātu šajā jomā, bieži vien ir nepieciešama augsta akadēmiskā pieredze, parasti pēcdoktorantūras līmenī. Parasti ir nepieciešamas zināšanas par tūkstošiem gēnu, kas kodē proteīnus, kā arī atbildes, kas rodas sistēmiskā un šūnu līmenī.
Imūnsistēma sastāv no šūnām, kas uzbrūk svešiem organismiem, ko sauc par fagocītiem, kā arī no šūnām, kas spēj atcerēties iepriekšējo iebrukušo subjektu molekulāro parakstu, ko sauc par limfocītiem. Daži no tiem meklē, piemēram, vīrusus un baktērijas, savukārt citi reaģē pēc infekcijas noteikšanas. Atbildes parasti ir atkarīgas no olbaltumvielām, ko sauc par antivielām. Fermentu un citu proteīnu sortiments parasti ir iesaistīts signalizācijā starp šūnām un imūnās atbildes reakcijas sākšanā un apturēšanā.
Datorus bieži izmanto, lai modelētu gēnu, šūnu, olbaltumvielu un svešķermeņu mijiedarbību, kā arī prognozētu imūnsistēmas reakciju. Sistēmu imunoloģiju var izmantot gan pacienta ārstēšanā, gan slimības diagnosticēšanā. Zinātnieki, kas veic sistēmu imunoloģijas darbu, bieži sadarbojas ar ekspertiem farmakoloģijas, ķīmijas un klīnisko pētījumu plānošanā, savukārt datoru un bioloģijas speciālisti bieži pārzina jēdzienus abās jomās.