Сироваткова хвороба є класичним прикладом імунокомплексної алергічної реакції (III тип за Джеллом і Кумбсом). Вона розвивається внаслідок утворення та відкладання у стінках судин циркулюючих імунних комплексів (ЦІК), що складаються з чужорідних білків сироватки та антитіл класу IgG чи IgM.