Imunitas humoral diperantarai oleh antibodi serum, yang merupakan protein yang disekresi oleh sel B. Sel B yang diaktifkan, akan mensekresi antibodi, setelah pengikatan antigen ke membran molekul imunoglobulin (Ig), yaitu reseptor sel B (BCR), yang diekspresikan oleh sel B tersebut.
Sudah diperkirakan bahwa setiap sel B mengekspresikan sampai 10 BCR dari spesifisitas yang sama. Sekali diikat, sel B menerima signal untuk memulai mensekresi bentuk imunoglobulin ini, yang merupakan suatu proses yang menginisiasi respon antibodi yang optimal dengan maksud untuk mengeliminasi antigen dari hospes.
Antibodi adalah suatu campuran heterogenus dari globulin serum, yang saling bekerja sama untuk menunjukkan kemampuan mengikat antigen spesifik. Semua globulin serum dengan aktivitas antibodi dinamakan imunoglobulin Semua molekul immunoglobulin mempunyai struktur umum yang memungkinkan untuk melakukan dua hal :
(1) mengenal dan mengikat secara spesifik struktur unik yang ada pada antigen, yang disebut epitop, dan
(2) menampilkan fungsi biologik setelah berkombinasi dengan antigen. (Uraian tentang struktur imunoglobulin lebih lanjut, diberikan oleh pengampu mata kuliah imunologi yang lain).
Ikatan antara antigen dengan antibodi tidak kovalen, tetapi tergantung pada bermacam-macam ikatan dengan kekuatan yang lemah, seperti ikatan hidrogen, van der Waals, ikatan hidrofobik. Karena sifat ikatan yang lemah ini, kesuksesan ikatan antara antigen dan antibodi tergantung pada area yang sangat dekat dan sesuai, yang dapat dibayangkan seperti kontak antara kunci dan gembok (a lock and a key).
Elemen lain yang penting dalam respon imun humoral adalah sistem komplemen. Reaksi antara antigen dan antibodi mengaktifkan sistem komplemen ini, yang terdiri dari satu seri enzim serum, dan akhir dari reaksi aktivasi komplemen adalah lisis sel target atau meningkatkan proses fagositosis oleh sel fagosit.
Aktivasi komplemen (lihat BAB I) juga menghasilkan rekrutmen sel PMN (phagocytic polymorphonuclear), yang merupakan bagian sistem imun perolehan. Aktivitas ini memaksimalkan efektivitas respon imun humoral terhadap agen yang menyerbu.