Sự tiếp xúc của hệ miễn dịch với kháng nguyên lạ làm tăng cường đáp ứng với kháng nguyên đó khi nó xâm nhập cơ thể các lần sau. Đáp ứng các lần lặp lại về sau đối với một kháng nguyên đư ợc gọi là đáp ứng miễn dịch thứ cấp. Đáp ứng này thường nhanh hơn, mạnh hơn và khác về chất so với đáp ứng sơ cấp khi cơ thể tiếp xúc kháng nguyên lần đầu tiên. Nhớ miễn dịch có được một phần là do cứ mỗi lần tiếp xúc với cơ thể thì kháng nguyên mở rộng clôn lymphô đặc hiệu cho kháng nguyên đó. Đồng thời, sự kích thích tế bào lymphô nguyên vẹn của kháng nguyên tạo ra các tế bào nhớ tồn tại lâu dài. Tế bào nhớ có tính chất đặc biệt làm cho chúng loại bỏ kháng nguyên hiệu quả hơn so với tế bào lymphô nguyên vẹn. Ví dụ, tế bào lymphô B nhớ sản xuất kháng thể liên kết với kháng nguyên với ái lực mạnh hơn so với tế bào B chưa từng tiếp xúc với kháng nguyên đó. Tế bào T nhớ cũng có khả năng trở về nơi nhiễm trùng nhanh hơn tế bào T nguyên vẹn (tức chưa từng tiếp xúc kháng nguyên).