中樞免疫器官又稱一級免疫器官，是免疫細胞發生、發育、分化與成熟的場所；同時對外周免疫器官的發育亦起主導作用。中樞免疫器官包括骨髓、胸腺和腔上囊（禽類）。骨髓是各種血細胞和免疫細胞發生和分化的場所，也是體液免疫應答發生的場所，是機體重要的中樞免疫器官。胸腺是T細胞分化、發育、成熟的場所。從骨髓遷入的淋巴樣祖細胞，在與獨特的胸腺微環境基質細胞的相互作用下，經複雜的分化發育過程（包括陽性選擇和陰性選擇），最終產生功能性CD4+T細胞及CD8+T細胞，輸出胸腺，定位於末梢淋巴器官及組織

周圍免疫器官，包括脾、淋巴結、淋巴小結及全身彌散的淋巴組織。它們是成熟的T細胞和B細胞定居以及對抗原應答的場所。

中樞免疫器官在胚胎髮育中出現較早，造血幹細胞在其中增殖分化為B淋巴細胞和T淋巴細胞，中樞免疫器官將B細胞或T細胞送到周圍免疫器官，淋巴細胞在中樞免疫器官內不需抗原刺激即可增殖。周圍免疫器官包括相互連線成網路的血迴圈和淋巴迴圈兩個迴圈通路，包括脾臟、分散全身各處的淋巴結、腸壁淋巴小結、呼吸道粘膜的淋巴組織、闌尾、扁桃體等，在胚胎中出現較遲。周圍免疫器官中的淋巴細胞由中樞免疫器官遷移來，需受到抗原刺激才能增殖，故其增殖是抗原依賴的。免疫反應在此發生。摘除成年動物的中樞免疫器官，則周圍免疫器官已有足夠的T細胞和B細胞，正常的免疫活動不受影響。