人們對旋毛蟲感染的免疫學進行了大量研究，發現在所有感染旋毛蟲的動物中，除先天無胸腺裸鼠外，均可產生一定的免疫力，對再感染有較顯著的抵抗力，表現為腸道內幼蟲發育障礙，成蟲發育不良，生殖能力減弱和早期排蟲，從而減少肌肉內幼蟲的數量。動物實驗證明，這種保護性免疫力的產生依賴于T細胞，旋毛蟲誘發宿主產生保護性免疫力的功能性抗原屬胸腺依賴性抗原。
人及動物感染旋毛蟲后，血清中免疫球蛋白濃度增加，形成特異性 IgG、IgM 、IgA 、IgE 抗體，抗體具有期特異性。IgG 是最具有保護作用的抗體類別。感染后的免疫血清或 IgM 、IgG 組分均可破壞或降低肌幼蟲的感染性，可殺傷肌幼蟲及成蟲。
嗜酸性粒細胞：可能作為主要的免疫效應細胞而發揮作用，其作用主要限于旋毛蟲的幼蟲階段。補體可增強嗜酸性粒細胞的殺傷作用。