La respuesta inmunitaria al bacilo de Koch es consecuencia de una hipersensibilidad que requiere de linfocitos T y macrófagos. La inmunidad celular a la micobacteria puede ser transferida mediante linfocitos o un factor de transferencia, pero no por suero o anticuerpos.

Los anticuerpos contra las micobacterias no desempeñan ningún papel importante en la infección tuberculosa. Los linfocitos de un huésped tuberculoso producen linfoquinas, entre otras, un factor linfotóxico, un factor inhibidor de la migración y un factor activador. Hay hechos que indican que las linfoquinas inhiben las micobacterias aún dentro de los macrófagos.

La reacción tuberculínica de la piel depende de la presencia de linfocitos que respondan al antígeno tuberculoso. La inoculación de BCG (cepa bovina de micobacterias atenuadas) protege a los humanos y los animales de la tuberculosis. Una vacuna con gérmenes muertos no proporciona protección adecuada, aunque tales vacunas provocan el desarrollo de hipersensibilidad retardada cutánea. Las pruebas cutáneas pueden hacerse con tuberculina envejecida (OT) o con derivado de proteína purificada (PPD). OT es el líquido concentrado y esterilizado de cultivo de M. tuberculosis patógeno. PPD es la proteína precipitada de OT.

La prueba de Mantoux es negativa en los que nunca se han infectado y también, ocasionalmente, en los que se ha desarrollado una infección de virulencia tal que el paciente se ha desensibilizado por grandes cantidades de proteína tuberculosa liberada de las lesiones.