По проблеме иммунитета учеными многих стран разрабатывались две теории: фагоцитарная (И. И. Мечникова) и гуморальная (Й. Эрлиха). Ж. Борде и О. Жангу (Бельгия) открыли фиксацию алексина посторонними антигенами (1901), заложив основы серологической диагностики. Английский микробиолог и патолог А. Райт (1861 —1947), изучая защитные свойства сыворотки при иммунитете, открыл в 1903—1904 гг. опсонины, облегчающие фагоцитоз и действующие непосредственно на бактерии, положив начало аутовакцинации.
Американский микробиолог и патолог С. Флекснер (1863—1946) первым предложил и ввел в медицинскую практику сыворотку против цереброспинального менингита (1905), изучил способы передачи и распространения полиомиелита.
В 1917 г. Ф. д'Эрелль открыл дотоле неизвестный мир ультрамикроскопических организмов, уничтожающих бацилл, и назвал их бактериофагами (см.). В дальнейшем были выделены многие виды бактериофагов, которые стали использовать для профилактики и лечения различных заразных заболеваний.
А. Кальметт и Ш. Герен (Франция) в 1921 г. получили ослабленную туберкулезную вакцину (БЦЖ). Г. Рамон (Франция) в 1923 г. предложил противодифтерийный анатоксин. В дальнейшем были созданы многочисленные препараты, вызывающие искусственный иммунитет. Изучая механизм иммунитета, Н. Ф. Гамалея выдвинул теорию отпечатков, которая получила дальнейшее развитие в «теории матрицы» Ф. Гауровитца и в трудах Л. Полинга, давшего ей физико-химическое обоснование. Советские иммунологи показали, что гуморальные факторы находятся в определенной взаимосвязи с реакциями фагоцитоза, активностью ретикулоэндотелиальной системы, характером физиологических реакций.
Важным событием в иммунологии явилось открытие французским ученым Ш. Рише (1850—1935) явления анафилаксии (1902). В 1903 г. французский бактериолог М. Артюс (1862—1945) и русский патолог Г. П. Сахаров (1873—1953) открыли феномен сывороточной анафилаксии (см.) с явлениями геперергического воспаления и анафилактического шока. А. М. Безредка (1870—1940) предложил в 1907 г. способ предупреждения анафилактических явлений (антианафилаксия). Исследования ученых многих стран заложили фундамент обширного учения об аллергии (см.). Австриец К. Пирке (1874— 1929) ввел в 1906 г. термин «аллергия» для патологически измененной реактивности организма. А. Д. Адо, Д. Е. Альперн, П. Ф. Здродовский и другие создали оригинальные направления в изучении патофизиологических механизмов аллергических реакций.