Limfni sustav i imunološki sustav dva su različita tjelesna sustava, ali su isprepleteni na više načina. Imunološki sustav postoji u cijelom tijelu, ali većina njegovih aktivnih komponenti kreće se fizičkim putem limfnog sustava. Bez limfnih žila različite funkcije imunološkog sustava bile bi gotovo beskorisne. Velik dio tjelesne obrane oslanja se na bijele krvne stanice i dodatno oslobađanje kisika filtriranog iz limfnog sustava. Te se stanice transportiraju u potrebno područje za borbu protiv čestica koje imunološki sustav smatra stranim i moguće opasnim.
Veza između limfnog i imunološkog sustava najprije se može vidjeti u jednom od sekundarnih organa limfnog sustava, limfnom čvoru. Bilo koji protein, poput onih kodiranih u virusu gripe ili prisutnih u školjkama, tijelo može vidjeti kao antigen. Alergije na životinje obično se mogu pratiti i do prisutnosti neželjenog proteina, kao što je slučaj s alergijskom reakcijom na mačke jer mačja perut sadrži velike količine specifičnog proteina. Limfni čvorovi dobivaju antigen kroz cirkulacijski sustav putem limfnih puteva, a zatim “uvode” antigen u naivne stanice imunološkog sustava, poput CD4 T-stanica, kako bi započeli proces formiranja inteligentnog imunološkog odgovora na supstancu. Limfni čvorovi također imaju visoku koncentraciju makrofaga imunološkog sustava, odnosno stanica koje probavljaju neželjene tvari, pomažući pročišćavanju krvi i same limfe.
Limfociti, za koje se zna da su važni i za limfni sustav i za imunološki sustav, vrsta su generičkih bijelih krvnih stanica koje tijelo može razlikovati za specifične imunološki posredovane zadatke. Limfociti rastu u koštanoj srži, posebno dugih kostiju tijela, poput bedrene kosti. Neki od limfocita migriraju u timusnu žlijezdu i odvajaju se u T-stanice koje identificiraju, izravno napadaju ili uništavaju patogene na razne druge načine, ovisno o točnoj vrsti T-stanice koju limfocit postaje. Limfociti se također mogu podijeliti na B-stanice dok su još u koštanoj srži. Nakon sazrijevanja, B-stanice doprinose limfnom sustavu i imunološkom sustavu tako što proizvode i ubrzavaju antitijela za borbu protiv već prepoznatih infektivnih čestica u cijelom tijelu.
Alergije na stvari poput prašine, plijesni i peludi također su posredovane limfnim i imunološkim sustavom. Nakon izlaganja nadražujućoj tvari, ljudi koji su alergični stvaraju antitijela, T-stanice i B-stanice koje su osjetljive na nju. Protutijela se vežu na mastocite, drugu vrstu bijelih krvnih stanica, koje proizvode histamin, krivca za većinu očitih alergijskih simptoma.