면역학적 기억은 항원이 침입하였을 때 그것이 어떤 항원인지 재빨리 확인하고 대응할 수 있도록 대비하는 면역계의 능력이다. 일반적으로 이전에 경험한 적이 있는 같은 항원이 침입하였을 때 작동하는 후천 면역 반응으로 T 세포와 B 세포가 주로 관여한다. 항원에 대항하여 항체를 형성하는 T 세포와 B 세포의 일부는 항원이 사라진 뒤에도 여전히 항체를 보유하는 기억 세포로 남았다가 같은 항원을 만나면 그에 대한 정보를 전달하여 면역계가 재빨리 항체를 대량으로 만들어 낼 수 있도록 돕는다. 백신을 사용하는 예방 접종은 이러한 면역학적 기억 효과를 이용한 것이다.
이전에 경험한 적이 있는 항원이 침입하면 면역계는 더 빠르게 항체를 만들어 낼 수 있다.