在免疫系统中，一些特定的物质被称为变应原，当它们进入人体并诱导产生特异性IgE类抗体时，可能导致超敏反应的发生。变应原可以分为完全抗原和半抗原，通常来自体外，如药物、异种动物血清、花粉、尘螨等。
临床常见的变应原还包括各种食物（如鱼、虾、蛋等）、某些酶（如枯草菌溶素和蜂毒中的磷脂酶A2）。在超敏反应中，IgE抗体起着关键作用，它们由变应原诱导产生，又称为反应素。正常人体内IgE含量很低，但在过敏体质者中显著升高，主要在鼻咽、扁桃体等处的粘膜下淋巴组织中产生。
特应性体质的个体在接触变应原后容易产生IgE。研究表明，I型超敏反应具有常染色体显性遗传的特性，可能与MHC II类基因相关。IgE是亲细胞抗体，能通过Fc段与肥大细胞和嗜碱性粒细胞表面的IgE Fc受体结合，形成稳定的结合状态。
肥大细胞和嗜碱性粒细胞是I型超敏反应的主要参与者，它们能释放组织胺、白三烯、血小板活化因子等活性介质，引起反应。此外，嗜酸性粒细胞通常被认为对超敏反应有负反馈作用，可以通过灭活活性介质或吞噬细胞来抑制反应。例如，嗜酸性粒细胞释放的组织胺酶能分解组胺，芳基硫酸酯酶则可以中和血小板活化因子。
在超敏反应中，除了脱颗粒释放的组胺、激肽等，新合成的白三烯和前列腺素D2也会起到关键作用，它们能引起平滑肌收缩、血管扩张和毛细血管通透性增加。血小板活化因子则进一步激活血小板，参与晚期反应。
Ⅰ型超敏反应是指已致敏的机体再次接触相同抗原后在数分钟内所发生的超敏反应 。其主要特点是：①发生快，消退亦快；②主要由特异性 IgE 介导；③通常引起机体生理功能紊乱，一般不遗留组织损伤；④具有明显个体差异和遗传背景。