血清学（serology）的本来涵义是研究血清及其反应的科学。但一般理解为以血清的各种反应为中心的机体免疫反应和变态反应的研究体系。血清学测试是用于识别患者样本中的抗体和抗原的诊断方法，它可以用于诊断感染和自体免疫性疾病，检查个体对某些疾病的免疫力，以及确定个体的血型。此外，血清学测试也可用于法医血清学以调查犯罪现场证据。

血清学检测方法包括酶联免疫吸附试验（ELISA）、凝集、沉淀、补体固定和荧光抗体以及化学发光等。这些方法用于检测抗体和抗原，对于难以通过常规实验室方法培养的微生物特别有用。

在微生物学中，血清学测试用于确定个体是否具有针对特定病原体的抗体，或检测与人样本中的病原体相关的抗原。血清学检测对于难以通过常规实验室方法培养的微生物特别有用，例如梅毒螺旋体或病毒。血清学测试测量免疫球蛋白M（IgM）和免疫球蛋白G（IgG）的水平，以判断个体是否当前或曾经被感染。

血型通常使用血清学方法进行鉴定。血清学方法还包括交叉配血以及直接和间接抗人球蛋白试验，这些都是输血医学中的重要组成部分。

血清学测试通过识别针对人自身组织的异常抗体（自身抗体）来帮助诊断自体免疫性疾病。所有人都有不同的免疫学图谱。

血清学调查是流行病学家用来确定人群中疾病流行程度的一种方法。这些调查通常是通过随机地、匿名地抽样进行的，用于量化人群中特定抗体阳性的比例或抗体的滴度或浓度。例如，2020年，加拿大成立了COVID-19免疫工作组，进行血清学调查以监测COVID-19大流行期间的免疫状态。