การออกฤทธิ์ของวัคซีนกับการสร้างภูมิคุ้มกันโรคในร่างกาย เป็นการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกันแบบ primary และ secondary response

เมื่อร่างกายได้รับแอนติเจนหรือวัคซีนครั้งแรก ระบบภูมิคุ้มกันจะตองสนองโดยสร้างแอนติบอดี  เรียกว่า primary response  ระยะเวลาตั้งแต่ได้รับแอนติเจนจนกระทั่งเริ่มตรวจพบแอนติบอดีได้  เรียกว่า lag period ซึ่งอาจใช้เวลาตั้งแต่ 1-30 วัน หรือนานกว่านี้  ขึ้นอยู่กับปริมาณ  ชนิดของแอนติเจนและทางที่แอนติเจนเข้าสู่ร่างกายหลังผ่าน lag period ร่างกายจะสร้างแอนติบอดีเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว  โดยส่วนใหญ่เป็น IgM  ซึ่งอยู่ได้ระยะหนึ่งแล้วจะลดต่ำลง  ในขณะเดียวกันร่างกายจะมีกลไกการสร้าง IgG แม้จะสร้างได้ทีหลังแต่จะมีระดับ antibody ที่สูงกว่าและอยู่ในร่างกายนานกว่า

เมื่อร่างกายได้รับแอนติเจนชนิดเดิมอีก  memory cell ซึ่งจดจำ antigen ไว้  จะกระตุ้นการตอบสนองของร่างกายรวดเร็วกว่าครั้งแรก เรียกว่า secondary response แอนติบอดีจะอยู่ได้นานและมีประสิทธิภาพมากกว่า  โดยส่วนใหญ่จะเป็น IgG จึงใช้หลักการนี้ในการให้วัคซีนหลายครั้งเพื่อให้ร่างกายสร้างแอนติบอดีที่ก่อให้เกิดภูมิคุ้มกันโรคได้นานหลายปี