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人体は物理的バリアーと免疫システムによって感染症の原因となる微生物から守られています。物理的バリアには、皮膚、粘膜、涙、耳あか、粘液、胃酸などがあります。また、尿も正常に流れることによって、尿路に侵入した微生物を洗い流します。免疫システムは白血球と抗体を使って、物理的バリアーをかいくぐってきた微生物を見つけ、除去します(免疫システムのしくみと働き: はじめにを参照)。
物理的バリアー
皮膚は普通、けが、虫刺され、やけどなどによる傷がない限り、微生物の侵入を防ぐことができます。皮膚以外の有効な物理的バリアーとしては、口、鼻、まぶたなどの内側を覆っている粘膜があります。粘膜は、正常な状態では、微生物と闘う分泌液で覆われています。たとえば、眼の粘膜は涙で覆われていますが、涙にはリゾチームという酵素が含まれていて、細菌を攻撃し感染から眼を保護する役目を果たしています。
気道は、吸いこむ空気に含まれる微粒子を取り除きます。空気の通り道である鼻と気道の内壁は粘液で覆われています。空気中の微生物は粘液に付着し、せきをしたり鼻をかむことで体外に排出されます。粘液は、気道にびっしり生えたごく細い髪の毛のような突起物（線毛）が一斉に規則的に動くことで排出されやすくなります。線毛は粘液を肺から遠ざけ、気道上部へ送り出します。
消化管にも、胃酸、膵酵素（すいこうそ）、胆汁、腸分泌液など一連の効果的なバリアーがあります。腸の収縮運動（ぜん動）や、腸壁から常に細胞がはがれ落ちていることも、有害な微生物を取り除く役割を担っています。
膀胱は、尿を体の外へ出す管である尿道によって守られています。生後6カ月以上の男児や男性では、尿道が十分に長くなっているため、カテーテルや手術器具によって誤って細菌が入ってしまう以外は、菌が尿道から膀胱へ侵入してしまうことはめったにありません。女性は尿道が短いので、膀胱に菌が入ってしまうことがときどきあります。男女ともに、尿を一気に排出して膀胱を空にする行為が、1つの防御メカニズムになっています。腟は常に酸性の環境を保っていることで保護されています。
血液
人体が感染を防ぐ方法の1つに、侵入した微生物を飲みこんで破壊する能力をもった白血球（好中球と単球）を増やすという方法があります。主として、白血球は骨髄（こつずい）に蓄えられているものが放出されるので、数時間で増えます。最初は好中球が増加します。それでも感染がしつこく残る場合には、次に単球が増えます。白血球の1種である好酸球はアレルギー反応や寄生虫感染症の場合に増えますが、細菌感染症では普通増えません。
腸チフスのような一部の感染症では、逆に白血球の減少がみられますが、感染症がどのように作用してそれが減少するのかは不明です。
炎症
体が病原微生物の侵入などによって障害を受けると、その部位に炎症という複雑な反応が起こります。炎症はさまざまな状況の結果として起こります。炎症は、障害を受けた組織からさまざまな物質を放出させることによって体の防御能を指揮して患部を遮断し、侵入者がいれば攻撃して殺し、死んだ組織や損傷を受けた組織を処理し、修復を始めます。しかし、微生物の数が多いと、炎症がこれに打ち勝つことができない場合もあります。
炎症が起こると、血液の供給量が増加し、感染した場所付近の体表面が赤くなり、熱をもってきます。血管壁に穴が増えて、体液や白血球が患部に届きやすくなります。体液が増えることによって、炎症を起こしている組織が腫れてきます。白血球は侵入してきた微生物を攻撃し、炎症の進行を持続させる物質を放出します。また、ごく細い血管（毛細血管）内の血液を固めて、感染を起こす微生物や微生物から出る毒素が周辺へ広がらないようにする物質も放出されます。炎症に伴って放出される物質の多くは神経を刺激するので、痛みが起こります。感染に伴う悪寒、発熱、筋肉痛なども、炎症の際に放出される物質に対する反応です。
免疫応答
感染症が進むと、免疫システムが反応し、特定の侵入微生物を狙い撃ちする性質をもった物質をつくります(免疫システムのしくみと働き: はじめにを参照)。たとえば、免疫システムは侵入してきた微生物を識別して殺す能力をもつキラーT細胞（白血球の1種）をつくります。また、侵入してきた微生物を特定して攻撃する抗体もつくります。抗体は微生物に結合してその動きを止め、その場で殺すか、好中球に知らせて殺させます。
発熱
体温の上昇（発熱）は、感染症や外傷から体を守る反応です。体温が高くなると体の防御機構が増強しますが、一方で不快症状ももたらします。熱があるというのは、口中体温計で約37.8℃より高い状態をいいます。いわゆる「平熱」は約37℃とされていますが、体温は1日のうちでも変動し、早朝は最も低く、夕方に最も高くなって約37.7℃前後まで上がることもあります。
脳の中の視床下部という部位が体温を調節しています。発熱は、視床下部のサーモスタットが実際に高めにセットし直されることによって起こります。体は血液を皮膚表面から体の内部に移動させ、熱が逃げるのを防ぐことによって体温を上げます。ふるえ（悪寒）によって筋肉を収縮させて、熱産生を増やしたりもします。体は、血液が視床下部で新たに設定された高い温度に達するまで熱を発生し続け、達したらその温度を維持します。後になってサーモスタットが平常値にセットし直されると、体は余分の熱を発汗や血液を皮膚の方へ移動させることによって取り除きます。
発熱にはあるパターンがみられることがあります。毎日、いったん高くなってから平熱に戻るというのを繰り返すこともあれば、熱が出たり引いたりして体温は上下するが、平熱には戻らないという場合もあります。特殊な場合（たとえばアルコール依存症、高齢者、乳児など）、重い感染症への反応として逆に体温が下がってしまうこともあります。
発熱を引き起こす物質を発熱物質（パイロジェン）と呼びます。発熱物質は体内、体外のどちらでもつくられます。微生物や微生物がつくる物質（毒素など）は、体外でつくられる発熱物質の例です。通常、体内でつくられる発熱物質は単球によってつくられます。体外でつくられた発熱物質は、体を刺激して体内の発熱物質の放出を促すことで発熱を起こします。ただし、発熱の原因は感染症だけではありません。炎症、癌、アレルギー反応でも起こります。
熱が出た場合、普通は何か明らかな原因があります。たいていは、医師が問診、診察、必要な場合は胸部X線検査や尿検査といった簡単な検査を行って診断できるような感染症（インフルエンザ、肺炎、尿路感染症など）であることが多いのですが、中には原因がはっきりしないこともあります。
明らかな原因がないのに熱が数日続く場合は、さらに詳しい検査が必要です。このような発熱の場合、さまざまな原因が考えられますが、成人に多いのは、感染症、自分自身の組織に対する抗体によって引き起こされる病気（自己免疫疾患）、体のどこかにがん（特に白血病やリンパ腫）が潜んでいる場合などです。
熱の原因をはっきりさせるために、医師は現在や過去の症状や病歴、服用中の薬、感染の可能性、最近の渡航歴などを聞きます。発熱のパターンがどうであるかということはあまり診断の助けになりませんが、例外もあります。たとえばマラリアは1日おき、または3日ごとに発熱を繰り返すのが特徴です。
最近の渡航歴（特に海外）から発熱の原因を割り出せる場合もあります。感染症の中には特定の地方でのみ発症するものがあるからです。たとえば、コクシジオイデス症（真菌感染症の1つ）はまず米国南西部でしかみられない病気です。特定の物質や動物との接触も診断の重要な鍵となります。たとえば、精肉業者がブルセラ症になる確率は一般の人より高いという例があります。
問診の後、医師は詳しい診察を行って感染源や病因を探します。血液やその他の体液を検査に出して微生物の培養をすることもあります。さらに、特定の微生物に対する抗体を調べる血液検査法も用いられます。白血球数の上昇は通常、感染があることを意味します。白血球分画（白血球数を種類別に％で表したもの）をみるとさらに詳しいことがわかります。たとえば、好中球が増加している場合は、急性の細菌感染症が疑われます。好酸球が増加している場合は、条虫や回虫といった寄生虫に感染している可能性があります。
少なくとも約38.3℃以上の熱が何週間も続き、詳しい検査でも原因が特定できない場合、原因不明熱と診断されることがあります。このような場合は、原因がまれな慢性感染症であるとか、感染症ではなく結合組織病や癌、あるいは何か他の病気であることも考えられます。超音波診断装置、CT（コンピューター断層撮影）検査、MRI（磁気共鳴画像）検査などが診断に役立ちます。また、放射性マーカーで標識した白血球を注入して感染や炎症を起こしている部位を突き止める方法もあります。以上のような検査で結果が陰性の場合には、肝臓や骨髄など疑わしい部位から生検材料を採取することも必要となってきます。その材料は顕微鏡検査を行った上で培養されます。
発熱は感染症に対する体の防御に役立っていることから、一律に治療すべきかどうかは議論の分かれるところです。ただし、高熱の場合は、熱を下げた方が患者の具合がかなり良くなることは確かです。
体温を下げるための薬を解熱薬といいます。最も効果的で広く使用されているのは、アセトアミノフェンとアスピリンやイブプロフェンなどの非ステロイド性抗炎症薬（NSAIDs）です。ただし、アスピリンは、命にかかわることもあるライ症候群(ライ症候群とは を参照)になる危険性を高めるので、解熱の目的で子供や10代の若者に使用すべきではありません。
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