黑色素瘤的三种主要免疫疗法是细胞因子疗法、疫苗疗法和抗细胞毒性T淋巴细胞相关抗原4（CTLA-4）疗法。细胞因子疗法的工作原理是诱使免疫系统对肿瘤细胞产生更强的反应。黑色素瘤的疫苗免疫疗法通过增强免疫系统识别和破坏肿瘤细胞的能力来发挥作用。抗CTLA-4疗法可防止被称为T细胞的基本免疫应答物受到抑制。

细胞因子是用于细胞间通讯和信号传递的蛋白质分子。通过利用这些信号分子的力量，肿瘤学家已经能够治疗黑色素瘤。黑色素瘤的两种细胞因子免疫疗法是干扰素α和白细胞介素-2。

当一个细胞被外来物质感染时，它被称为宿主细胞。感染触发宿主细胞产生和释放干扰素，干扰素激活免疫反应。肿瘤学家已经利用了这一生化过程，给他们的患者注射大剂量的α干扰素，以增强对黑色素瘤的免疫反应。白细胞介素-2免疫疗法通过刺激白细胞、T淋巴细胞和B淋巴细胞的发育来治疗黑色素瘤。这些细胞有助于寻找和破坏全身的癌细胞，通常在黑色素瘤转移时使用。

黑色素瘤的疫苗免疫疗法也通过增强对肿瘤细胞的免疫反应而起作用。大多数肿瘤细胞都有与其相关的标记蛋白。疫苗疗法增强免疫系统检测肿瘤标记蛋白的能力，启动并维持强大的免疫反应。有许多不同的疫苗免疫治疗选择。通常联合疫苗治疗和白细胞介素-2可提高化疗的疗效。

CTLA-4是一种阻止白细胞T细胞重要免疫反应的蛋白质，阻断这种蛋白质CTLA-4不仅有助于对肿瘤细胞的免疫反应，还可能有助于黑色素瘤疫苗的作用。在这种治疗中，抗CTLA-4的单克隆抗体与CTLA-4结合，防止其干扰T细胞的功能。伊普利单抗是利用这一生化原理治疗黑色素瘤的药物之一。随着利用免疫系统对抗肿瘤细胞的新方法的探索，黑色素瘤的免疫治疗正在不断发展。此外，肿瘤学家开始了解如何使用这些类型的免疫疗法组合，以最大限度地提高化疗的疗效并将副作用降至最低。