Vstupní bránou infekce jsou zejména sliznice dýchacích cest. Vstupu viru do buňky mohou zabránit sekreční IgA, o nichž ale zatím nejsou dostupné informace, zda se po infekci tvoří a jak ev. dlouho přetrvávají. Jsou údaje, že experimentální vakcína proti MERS indukovala tvorbu sekrečních IgA, pokud se aplikovala nasálně nebo sublinguálně, ale nikoliv intramuskulárně.
Po infikování cílové buňky (u SARS-CoV-2 jsou to hlavně plicní alveolární buňky – přes receptor ACE-2) nastupuje sekrece interferonů typu I, což je přirozená reakce epiteliálních buněk na virovou infekci. Interferony navozují v sousedních buňkách antivirový stav a zabraňují infikování dalších buněk, nejspíš i v kooperaci s NK buňkami. Je možné, že jedinci s funkční produkcí interferonů a při přiměřené (nízké) virové náloži se s infekcí vypořádají na této úrovni a nemusí dojít k aktivaci adaptivní imunity (tedy mohou být pozitivní při záchytu PCR, ale nemusí vytvořit protilátky nebo specifickou buněčnou odpověď). Také ontogeneticky daná vyšší aktivita tohoto systému u dětí může vysvětlovat nízkou prevalenci symptomatických infekcí u dětí a prakticky nulovou úmrtnost.
Pokud tato linie obrany virus neeliminuje, je pohlcen fagocytujícími buňkami: Plicní makrofágy a dendritické buňky prezentují antigeny T a B lymfocytům ve spádových lymfatických uzlinách a dojde k indukci specifické imunitní reakce. Byla popsána přímá schopnost koronaviru SARS-CoV-2 replikovat se v makrofázích a T buňkách. To vysvětluje, že zejména při masivní infekci může dojít k syndromu aktivace makrofágů s vysokou tvorbou prozánětlivých cytokinů TNFa, IL-6, následně CRP, až cytokinové bouři, která má za následek těžké průběhy infekcí COVID-19, při níž se uplatňuje léčebně anti-cytokinová (anti-IL-6) a protizánětlivá terapie. I zde záleží na virové náloži: pokud je vysoká, spíš dojde k této nepřiměřené aktivaci nespecifické imunity. Pokud je nižší, má adaptivní imunita čas se vytvořit přiměřeným efektivním směrem. V periferní krvi lze u vážnějších průběhů onemocnění detekovat nižší hladiny T lymfocytů, dochází tedy k lymfopenii, která je častá i u jiných virových onemocnění (např. spalniček) a která způsobuje buněčný deficit, jenž se může podílet na zhoršené schopnosti eliminace viru a snadnějšímu nasednutí superinfekce. Při nižší virové náloži ev. u lidí s mírnými příznaky onemocnění k lymfopenii nedochází.
Dynamika tvorby protilátek je velmi variabilní. Přibližně u 94 % pacientů jsou pozorovány protilátky třídy IgM patnáctý den od nákazy, protilátky třídy IgG jsou 15. den detekovatelné u 79 % pacientů. U onemocnění COVID-19 byla pozorována souběžná tvorba IgM i IgG protilátek. Detekce protilátek do 7. dne je možná jen u malého procenta pacientů a v diagnostice je na místě detekce viru pomocí PCR. Jak dlouho protilátky přetrvávají a zda jsou protektivní, není zatím známo. U analogického onemocnění SARS přetrvávaly protilátky až 6 let. Virově specifické T lymfocyty se obtížně laboratorně detekují a není o jejich počtu či přetrvávání zatím mnoho informací (viz zde: 26. Zhao J, Yuan Q, Wang H, et al. Antibody responses to SARS-CoV-2 in patients of novel coronavirus disease 2019. Clin Infect Dis. 2020 Mar 28)