Układ immunologiczny i mikrobiota są ze sobą ściśle powiązane. Wpływ biomu jelitowego na odporność organizmu ma wiele aspektów i obejmuje m.in. oddziaływanie na wrodzone i nabyte mechanizmy odpowiedzi immunologicznej oraz procesy przeciwzapalne poprzez wytwarzanie krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych (SCFA). Mikrobiom może też pobudzać komórki dendrytyczne (rodzaj komórek układu immunologicznego), aktywując w ten sposób limfocyty B.