Pri Imunoterapiji se uporabi naravni obrambni sistem telesa, tako da se izboljša njegovo sposobnost uničevanja tumorskih celic. Primeri imunoterapije so cepiva, monoklonska protitelesa (protitelesa, usmerjena proti točno določenemu antigenu) in interferoni.

Najnovejša oblika imunoterapije, ki se aktivno raziskuje je uporaba bolnikovih T-celic (vrsta celic v krvi) za boj proti rakavim celicam. Ta vrsta zdravljenja se imenuje CAR T – celična terapija. Pri tem iz krvi odvzamejo nekatere bolnikove T celice in jih spremenijo tako, da prepoznajo tumorske celice. Ob vrnitvi v telo te celice iščejo in uničujejo tumorske celice. Trenutno se ta CAT T – celična terapija uporablja samo za določene vrste levkemije, ki se jih sicer težko zdravi 

Različne vrste imunoterapije lahko povzročijo različne stranske učinke. Pogosti stranski učinki so reakcije na koži, simptomi podobni gripi, driska in spremembe v telesni teži.