Anne sütü immünolojik bileşenler açısından değerlendirildiğinde, salgısal immünoglobulin A (sIgA) en belirgin koruyucu protein olarak öne çıkar. Kolostrum döneminde 5-15 g/L'ye ulaşan sIgA konsantrasyonu, olgun sütte 0,5-2 g/L'ye geriler; ancak günlük alım hacmiyle birlikte hesaplandığında emzirilen bebeğin aldığı toplam sIgA miktarı klinik açıdan önemini korur. Söz konusu protein, gastrointestinal mukozada patojen aderansını engelleyen polimer yapısıyla sistemik immünizasyon yerine lokal bariyer immünitesini destekler. Laktoferrin, anne sütü immünolojik bileşenler içinde antimikrobiyal etki spektrumu en geniş proteinlerden birini oluşturur. Demiri şelatlaştırarak demir bağımlı bakterilerin proliferasyonunu sınırlar; aynı zamanda doğrudan membran disrüpsiyonu yoluyla virüs ve mantarlara karşı da etki gösterir. Kolostrum fazındaki laktoferrin konsantrasyonu 7-9 g/L'yi aşarken olgun sütte 1-2 g/L'ye yerleşir. İnsan sütü oligosakkaritleri (HMO), anne sütü immünolojik bileşenler arasında son dönemin en yoğun araştırılan sınıfını oluşturmaktadır. 200'ü aşkın farklı yapıda sentezlenen HMO'lar, bebeğin enzim kapasitesi sınırlı olduğu için sindirilmeden kalın bağırsağa ulaşır ve seçici prebiyotik olarak Bifidobacterium longum subsp. infantis başta olmak üzere koruyucu mikrobiyota türlerini besler. Bunun yanı sıra 2'-fukozillaktoz gibi spesifik HMO yapıları, epitel yüzeyde patojenlerin lektin reseptörlerine bağlanmasını kompetitif inhibisyonla engeller. Bu üç bileşenin sinerjistik etkisi, emzirilen bebeklerde gözlemlenen gastrointestinal ve solunum yolu enfeksiyonu insidansının düşüklüğünü açıklayan temel mekanizmayı oluşturur.