Віруси як антигени принципово не відрізняються від інших повноцінних антигенів, наприклад, бактерій і токсинів, і є стимуляторами клітинних і гуморальних вірусних реакцій.
Антигенна будова вірусів, не дивлячись на відносну простоту їх організації, складна і визначається кількістю структурних білків. Кожний вірусний білок має декілька антигенних детермінант, або епітопів. Це ділянки, здатні взаємодіяти з антитілами. Епітопи складаються звичайно з 10-20 амінокислот, залежить від третинної структури білка і можуть містити ділянки, розміщені в різних областях поліпептидного ланцюга. Антигенні детермінанти розташовані в тих місцях білкової молекули, що доступна для антитіл. Але можуть бути і приховані епітопи, котрі виходять на поверхню при зміні конформації або частковому розщепленні макромолекули. Кількість антигенних детермінант, які одночасно зв’язуються із специфічними антитілами, зумовлює валентність антигену. Вірусні антигени розрізняються за ступенем специфічності їх епітопів. Є штамо-, типо-, видо-, групо- і підгрупоспецифічні антигени.
В процесі інфекції або імунізації можуть вироблятися антитіла до всіх антигенів, які входять у структуру віріону. Але різні вірусні антигени виграють неоднакову роль в імуногенезі. Першочергове значення для імунітету мають поверхневі антигени, розміщені на зовнішній оболонці віріону (капсидній чи суперкапсидній залежно від складності його організації) і особливо антигени рецепторів, через які відбувається адсорбція вірусу на клітині. Нейтралізація антитілами саме цих антигенів рецепторів позбавляє вірус здатності приєднуватися до чутливої клітини та інфікувати її. Антигени, не зв’язані з рецепторами віріону, і особливо внутрішні антигени, локалізовані в глибинних структурах віріону, грають значення не стільки для імунітету, скільки для патогенезу вірусної інфекції, будучи чужорідними, алергенними і нерідко токсигенними речовинами. Нейтралізація антитілами внутрішніх антигенів, які звільняються після деструкції віріонів. сприяє усуненню їх патогенної дії. Але антитіла до внутрішніх антигенів не можуть нейтралізувати інфекційну активність цілого віріону, тому вони мають більше діагностичне і прогностичне значення. Вірусні антигени, що спричиняють утворення захисних (віруснейтралізуючих) антитіл, називаються протективними.
Антигенну активність мають і численні ферменти, виявлені у складі віріонів, але тільки вірусоспецифічні. Ферменти клітинного походження не являються чужорідними для організму і тому не спричинюють імунної відповіді. Поверхневі антигени вірусів мінливіші (лабільніші), ніж внутрішні.
У складно організованих вірусів виявляють в структурі суперкапсидної оболонки антигени клітини-господаря, де відбувалася їх репродукція. При цьому клітинні антигени локалізуються в зовнішній оболонці не хаотично, як би це було в разі механічної контамінації віріонів, в конкретному порядку. Таким чином відбувається антигенна мімікрія, що призволить до зниження імунної відповіді. Крім того, деякі віруси (наприклад, вірус грипу і натуральної віспи) мають так звані гетерогенні білки, ідентичні певним білкам господаря. В такому разі вірулентність збудника набагато вища. Явище антигенної мімікрії та гетерогенності знаходиться в основі персистенції вірусів. Воно також пояснює слабкість імунної відповіді при деяких вірусних хворобах.