肿瘤治疗领域中的免疫治疗称为“免疫肿瘤学”，是帮助自身的免疫系统对抗肿瘤细胞的治疗方法。

当感染或有其他致病外来物时，人体的免疫系统能发现并清除异物。肿瘤细胞是正常细胞在致瘤因素作用下出现的异常的增生。肿瘤细胞可通过各种方法欺骗免疫系统，避开攻击持续生长。因此，无外来因素帮助下免疫系统不能很好的清除肿瘤。

目前有以下几种免疫治疗方法用于非小细胞肺癌的治疗，例如：免疫检查点抑制剂、单克隆抗体、疫苗、T细胞转移改良疗法（adoptive T-cell transfer）和溶瘤病毒疗法（oncolytic viruses）。

PD-1/PD-L1抑制剂（免疫检查点抑制剂）一线治疗

PD-1/PD-L1抑制剂（免疫检查点抑制剂）化疗或靶向治疗失败后的治疗

CTLA-4 Checkpoint抑制剂

通用名：ipilimumab，商品名：Yervoy，批准用于治疗黑色素瘤（melanoma）；通用名：tremelimumab。目前，正在做这些药物与PD-L1抑制剂联合治疗肺癌的临床试验。

单克隆抗体

单克隆抗体是试验室中合成的蛋白质，与正常的抗体一样可以攻击特定的细胞。单克隆抗体可以单用或与其他药物联用直接攻击肿瘤细胞或让免疫系统更容易识别肿瘤细胞。这种蛋白质还可以把药物或物质运送到肿瘤细胞。

疫苗

肿瘤疫苗有两种类型：一种是治疗疫苗，可以治疗肿瘤；另一种是预防疫苗，可以预防肿瘤细胞进展。

T细胞转移改良疗法（adoptive T-cell transfer）

分离患者血液中的T细胞后进行改良后输回体内杀死肿瘤细胞。目前正在做临床试验。

溶瘤病毒疗法（oncolytic viruses）

人工合成的病毒可以感染肿瘤细胞，并在肿瘤细胞内生长。当大量病毒生长后肿瘤细胞破裂死亡。肿瘤细胞破裂时释放蛋白质，让机体产生肿瘤免疫，产生类似于疫苗的作用。所以溶瘤病毒疗法通过直接杀死肿瘤细胞和让机体产生免疫的方法起作用。目前，溶瘤病毒疗法批准治疗黑色素瘤，但尚未批准用于治疗肺癌。