Vezava antigen-protitelo se zgodi, ko protitelo pritegne antigen in se nanj veže. Medtem ko je pritrjeno, protitelo ustvari kemično reakcijo, ki bo sčasoma privedla do uničenja antigena. Na različne vrste antigenov se lahko vežejo samo specifična protitelesa, čeprav lahko ista protitelesa napadejo antigene, ki so po strukturi podobni. Vez med antigenom in protitelesom je reverzibilna, zato mora protitelo poskušati vzpostaviti več povezav z antigenom, da ostane povezano, dokler ne odstrani antigena.
Obstaja veliko različnih vrst antigenov, čeprav je večina beljakovinskih antigenov, ki lahko pritegnejo protitelesa. Številni antigeni, kot so virusi in bakterije, so škodljivi, drugi, kot so cvetni prah ali drugi alergeni, pa so sami po sebi neškodljivi. Protitelesa, ki sodelujejo pri vezavi antigen-protitelo, so znana kot imunoglobulini. To so molekule, ki jih proizvaja imunski sistem organizma za uničenje tujkov.
Imunoglobulini imajo lahko visoko ali nizko afiniteto za določene antigene. Ko je raven afinitete visoka, je vezava antigen-protitelo močna. Ta močna povezava med imunoglobulinom in antigenom omogoča imunoglobulinu, da sproži kaskado kemičnih reakcij, ki sčasoma razgradijo in uničijo antigen.
Tudi če je afiniteta protitelesa za antigen izjemno visoka, vezava antigen-protitelo ni trajna. Možno je, da antigen prekine povezavo s protitelesom kot obrambo za njegov napad. Da bi se temu zoperstavilo, se mora protitelo poskušati vezati na antigen prek številnih različnih povezav.
Vezava antigen-protitelo se običajno opira na uporabo šibkih električnih nabojev, da povlečejo antigen in protitelo skupaj. Afiniteta do elektronov na eni strani vezi in rahel negativni naboj na drugi je najpogostejši vzrok za vezavo teh dveh vrst molekul. Vrste vezi, ki držijo molekule skupaj, so lahko hidrofobne, elektrostatične ali vodikove vezi ali Van der Waalsove sile.
Vsa vezava antigen-protitelo je nekovalentna, kar pomeni, da si ne delijo elektronov. Ostajajo diskretne molekule, tudi ko so povezane skupaj. To pomeni, da ko se razidejo, je vsak nedotaknjen.