Первичный иммунный ответ включает в себя процессы, отвечающие за стимуляцию иммунной системы, которая раньше не вступала в контакт со специфическим антигеном, тогда как вторичный иммунный ответ происходит при участии клеток, в которых уже имеется информация об антигене, попавшем в организм раньше.

Вторичный иммунный ответ, индуцированный памятью T- и B-лимфоцитов, является более быстрым и эффективным, по сравнению с первичным иммунным ответом. За память T-лимфоцитов отвечает субпопуляция CD4+CD45RO, которая по сравнению с лимфоцитами, не подвергавшимися воздействию антигена, быстро и динамично реагирует на малые количества антигена. Это является следствием избирательного выживания T-лимфоцитов памяти с рецепторами TcR, имеющими высокое сродство к антигену. B-лимфоциты дифференцируются в клетки, вырабатывающие антитела, или трансформируются в клетки памяти.

Важными анатомическими образованиями, в которых происходит развитие клеток памяти, являются лимфоузлы периферических лимфоидных тканей. Следует отметить, что среди B-лимфоцитов выживают только клетки, рецепторы которых имеют высокое сродство к антигенам. Число B-клеток памяти достигает высшего количества через два месяца после контакта с инфекцией. Эти клетки сохраняются в тимусе (и в периферических лимфоидных органах) в течение не менее полутора лет (18 месяцев) после контакта с инфекцией

.

Во время вторичного иммунного ответа антитела обладают более высокой специфичностью с преобладанием классов иммуноглобулинов IgG, IgA и IgE над классом иммуноглобулинов IgM, которые образуются, главным образом, во время первичного иммунного ответа. Эффект достигается посредством последовательного появления иммуноглобулинов IgM и IgD, которые вытесняются иммуноглобулинами IgA и IgG.