אלרגיה היא למעשה תגובת יתר של מערכת החיסון כנגד חומרים שונים שאותם היא מזהה כמזיקים לגוף. למעשה, החומרים עצמם אינם מזיקים כלל והנזק לגוף נגרם על ידי תגובת מערכת החיסון. חומרים אלו נקראים אלרגנים והם כוללים מגוון רחב של חלבונים ומולקולות כימיות (למשל חלבוני חלב, בוטנים או מזון אחר, אבקני צמחים או תרופות).

האלרגנים חודרים לגוף בדרכים שונות כגון בליעה, נשימה, דרך העור או בזריקה, ועם חדירתם מפעילים את תאי מערכת החיסון. ישנם תאים שונים המשתתפים בתגובה של מערכת החיסון והפעלת תא מסוג מסוים תקבע את אופן התגובה האלרגית. 

חלק מן התגובות האלרגיות עלולות להיות מסכנות חיים ואילו אחרות אינן מסוכנות אך מפריעות לאיכות החיים. תפקידו של האלרגולוג הוא לאבחן האם אכן מדובר בתופעה אלרגית ובמידה שכן, לקבוע מה הטיפול המתאים לכל מטופל.