血清病是一種典型的Ⅲ型變態反應性疾病。機體對進入體內的異種血清各抗原成分或作為半抗原的某些藥物與體內蛋白結合形成的抗原性復合蛋白，均可產生抗體。當形成的抗體量略少于體內尚消失的抗原時，可形成沉積于血管壁上的免疫復合物，繼而激活補體系統，生成血管性物質、中性粒細胞趨化因子等，造成局部充血與水腫，中性粒細胞的浸潤和溶酶體內蛋白分解酶的釋放，導致組織的炎癥與損傷。構成血清病免疫復合物的抗體球蛋白主要是IgG，但如IgE較多，則發病時血清通透性的增加更加明顯。可有喉頭水腫、低血壓甚至過敏性休克等。凡抗原刺激下較易產生IgG與IgE這兩類抗體者，也較易發生血清病。目前臨床上引起的血清制劑主要有破傷風抗毒素、白喉抗毒素、各種蛇毒抗毒素以及抗淋巴細胞球蛋白（ATG）等；引起的藥物主要為青霉素、鏈霉素、磺胺類、水楊酸鹽、保太松、苯妥英鈉，以及右旋糖酐等巨分子藥物。