人体对抗感染的防御系统包括：自然屏障如皮肤，非特异性机制，如某些种类的白细胞和发热，以及特异性的机制，如抗体。通常，如一种微生物得以通过机体的自然屏障，则由非特异和特异的防御机制在其繁殖前将其消灭。
自然屏障
一般地讲，皮肤能保护机体免于很多微生物的侵袭，除非它的完整性受到损伤。例如由外伤、昆虫叮咬或烧伤。还有例外的情况出现，如人乳头瘤病毒可直接感染皮肤形成疣。
其他的有效自然屏障是粘膜，如机体呼吸道和肠道表面层粘膜。典型的粘膜都覆盖一层分泌物，这层分泌物能抵抗微生物。例如眼睛的粘膜是由泪液浸泡，泪液含有一种称为溶菌酶的酶，这种酶能溶解细菌使眼免受感染。
呼吸道粘膜能有效地滤掉吸入空气中的颗粒。在鼻腔中的弯曲道壁上覆盖的粘膜，有助于将吸入异物的多数去除。如果一种微生物达到了下呼吸道，覆盖于粘膜表面的细毛样结构（纤毛）会将其从肺中排出来，而咳嗽进一步帮助清除这些微生物。
胃肠道亦有一系列有效的屏障，包括胃酸、以及胰酶、胆汁和肠道分泌物的抗菌活性。肠道的收缩（蠕动）和肠道上皮细胞的正常脱落帮助排除有害的微生物。
人体的泌尿生殖道是由一定长度的尿道所保护（约20cm长），因为有这种保护机制，细菌很少能进入尿道，除非无意中被外科器械带入。女性则受阴道的酸性环境所保护，冲洗作用如膀胱的排空是另一种男女两性均有的保护机制。
机体防御机制受损的人更易受感染（见第188节）。例如，无胃酸的人特别易感染结核病和沙门菌。在肠道常住菌间的平衡对维持机体防御也是重要的。有时，人体因某处的感染摄入某种抗生素能打乱这种常住菌间的平衡，而造成致病菌的数量增多。
非特异的防御机制
任何一种损伤包括细菌的入侵能引起炎症反应。炎症部分地是处理损伤和感染部位直接的防御机制。通过炎症过程，血供增加，白细胞通过血管进入发炎部位更容易，白细胞在血流中的数量亦增加，骨髓从贮存中释放大量的白细胞，使之成为新的成员。
在这种情况下首先出现的白细胞是嗜中性白细胞，它们开始吞噬入侵的微生物并试图将感染局限在小的范围（见第167节）。如果感染持续存在，白细胞的另一种类型（具吞噬能力的单核细胞）将以增加的数量到达。然而，这些非特异性的防御机制能被数量巨大的微生物或其他减低机体防御能力的因素，如空气污染（包括吸烟）所压倒（超过）。
发热
发热是指体温升高达38℃以上（以口表测试）。发热实际上是对感染和损伤的一种保护性反应。体温的上升能增强机体的防御机制而仅引起相对小的不适。
正常情况下，体温每日均有上下波动，最低是在早上6点，最高约在下午4～6点。虽然常规正常体温是37℃，而实际上在早上6点正常最高可达37.2℃，下午4点可达37.6℃。
大脑的下丘脑部分控制着体温，发热实际上来自下丘脑恒温调节中心调整的结果。人体通过将血液从皮肤表面移到身体内部（分流），减少热的散失，将其体温升高达到一个新的较高的恒温水平。由肌肉收缩引起的发抖可以增加热的产生。机体努力保存和产热直到血流使下丘脑达到新的较高的体温。这样体温再按正常的方式维持，稍后，当体温调节在建立它的正常水平时，机体通过出汗和让血液流向皮肤来消除过量的热，当体温被降低时，可以发生寒战。
发热可以是一种每日有高峰又回到正常的形式，亦可相反出现稽留热，此时虽有体温波动，但不能降到正常。某些人，如嗜酒者、高龄老人或幼儿，对严重感染的反应亦可以出现体温下降。
引起发热的物质叫热原，热原可以来自体内或体外。作为体外热原的一个代表就是微生物，及其产物称为毒素。来自体内的热原实际是由其刺激机体使其释放自身的热原。体内形成的热原通常是由称为单核细胞的白细胞类型所引起。然而，感染并非引起发热的唯一原因，所有的炎症过程、癌症或过敏反应亦可引起发热。
发热原因的确定
通常发热均有确定的原因，如像流感或肺炎。但有时发热的原因是错综复杂的，如心内膜的感染（细菌性心内膜炎）。当某人有至少38℃发热时，经全面检查未发现原因，医生常称之为不明原因发热（见第263节）。这种发热的潜在原因包括任何一种引起发热的疾病。但至少在成人最常见的是感染、由人体自身组织引起的疾病（自身免疫性疾病）和一种未发现的肿瘤（特别是白血病和淋巴瘤）。
为了确定病因，医生可从询问病人现在和过去的症状和疾病、近期的用药情况、接触感染情况、近期旅游情况等开始。发热的类型通常对诊断没有帮助。然而，有某些例外情况，如隔日出现和每三日出现一次的发热是疟疾的典型表现。
近期旅游，特别是到国外，或接触某种物质或动物，可以提供病因线索。美国的西南部是球孢子菌病的流行区，而俄亥俄州和密西西比河谷有组织胞浆菌病流行。某人饮用了污染的水（或由污染的水制作的冰制品）有可能感染伤寒。而在肉食品加工厂工作的人可能感染布氏菌病。
询问上述有关问题后，医生进行仔细的身体检查以发现感染的来源和疾病的证据。在医务室或在医院进行体检，视病人发热和病情的严重程度而定。
血液检查能用于检测对抗微生物的抗体，直接培养微生物和测定白细胞数量，某种特异抗体的水平增高能帮助确定入侵的微生物。白细胞增高通常提示感染。白细胞区别计数（各类白细胞比例）可给予进一步的思路，如中性白细胞增高提示有急性细菌性感染，酸性白细胞的增加提示寄生虫感染，如绦虫或蠕虫。
超声、计算机体层摄影（CT）和磁共振成像（MRI）扫描对诊断有帮助。标记白细胞扫描能用于确定感染或炎症的部位。做此实验时，注入人体一种用放射活性标记的白细胞，因为白细胞被吸引至感染区和注入的白细胞已放射活性标记，扫描时就能确定感染部位。如试验结果为阴性，医生需要从肝、骨髓或其它怀疑的部位取活检。活检标本再用显微镜进行检查诊断。
发热的处理
因为发热具有潜在的好处，因而对是否需要常规的处理发热存在着争论。然而，如一个过去有发热引起惊厥（发热惊厥）的儿童，发热应予治疗。有心肺疾病的成人发热也应予类似的治疗，因为发热会增加氧耗，每增高0.5℃耗氧增加7％（指体温上升到37℃以上时）。
用以降低体温的药称为退热药，应用最广泛和有效的解热药为醋氨酚和非类固醇抗炎药，如阿司匹林。然而，阿司匹林不能用于儿童和少年的发热，因可以增加发生雷耶（Reye）综合征的危险，它是可致命的。
特异的防御机制
一旦感染发生，则免疫系统全力进入动员（见第167节），免疫系统产生能针对攻击入侵微生物的各种物质。例如，抗体吸附于入侵的病原体以帮助固定它们不再扩散，抗体亦可直接杀死病原体或使其更容易被白细胞攻击和消灭。此外，免疫系统可提供杀伤T细胞（还有其他类型的白细胞）以特异性地攻击入侵微生物。
抗感染的药物如抗生素、抗真菌药或抗病毒药能协助人体自然防御系统。因此，如机体的免疫系统严重受损，这些药物亦常常失去作用。