免疫组化是最近10多年来迅速发展起来的一门新兴技术。它已被广泛运用肿瘤研究和诊断，其原理是利用抗原与抗体的特异性结合反应来检测组织中的未知抗原或者抗体，主要是肿瘤相关抗原(肿瘤分化抗原和肿瘤胚胎抗原)，借以判断肿瘤的来源和分化程度，协助肿瘤的病理诊断和鉴别诊断。目前常用的染色方法有过氧化物酶-抗过氧化物酶法，即PAP法和卵白素-生物素-过氧化物酶复合物法，即ABC法。利用免疫组织化学方法已经可以对许多常规方法难以判断其来源的肿瘤加以鉴别。
例如检测细胞骨架的中间丝，其直径平均为10nm，介于微管和微丝之间。中间丝有五类：即神经原纤维、胶质原纤维酸性蛋白、结蛋白(desmin)、波形蛋白(vimentin)和角蛋白(keratin)。它们各有生物化学和免疫学特性，并分别存在于不同类型的细胞中，故具有相对的特异性，可用来协助诊断相应的神经细胞、神经胶质细胞、横纹肌和平滑肌、间叶组织和上皮细胞来源的肿瘤。利用激素和激素受体的特异性结合，还可以对乳腺癌等激素依赖性肿瘤的雌激素受体、孕激素受体的水平进行免疫组化测定。雌激素受体阳性者对于内分泌治疗的效果较好，预后也优于受体阴性的病人。
目前能用于肿瘤辅助诊断和鉴别诊断的抗体已不胜枚举。由于经验的积累，过去认为在诊断某些肿瘤上具有特异性的抗体也不是那样特异了。因此在判断结果时必须紧密地结合形态学和临床改变。