自单克隆抗体问世以来，其独特的特性使其在医学领域展现出了广泛的应用。首先，作为诊断工具，单克隆抗体因其高特异性、高纯度和一致性，被广泛用于酶联免疫吸附试验、放射免疫分析、免疫组化和流式细胞仪等技术中。它推动了商品化试剂盒的发展，主要应用于病原微生物抗原、抗体检测、肿瘤抗原检测、免疫细胞亚群检测、激素测定和细胞因子测定等多个方面。不过，由于单克隆抗体对抗原识别的独特性，不同试剂盒可能因使用的抗体不同而产生一定的检测结果差异，标准化问题还需进一步研究。
在蛋白质提纯方面，单克隆抗体在亲和层析中扮演着关键角色。通过将抗体固定在惰性固相基质上，形成层析柱，样品中的目标抗原能与抗体结合，从而实现分离。通过调整洗脱条件，可以有效纯化抗原。
在治疗领域，单克隆抗体被用于肿瘤导向治疗，通过将抗体与化疗药物或放射性物质连接，让药物或放射能定向到达肿瘤细胞，实现精确打击。同时，放射免疫显像技术也借助单克隆抗体进行，通过标记放射性物质，帮助医生定位肿瘤位置。
然而，目前单克隆抗体主要为鼠源，可能导致异种动物血清引发人体过敏反应。因此，开发人源化或人-人单克隆抗体的研究至关重要，但这一领域的进展尚不明显。
动物脾脏有上百万种不同的B淋巴细胞系，具有不同基因不同的B淋巴细胞合成不同的抗体。当机体受抗原刺激时，抗原分子上的许多决定簇分别激活各个具有不同基因的B细胞。被激活的B细胞分裂增殖形成效应B细胞（浆细胞）和记忆B细胞，大量的浆细胞克隆合成和分泌大量的抗体分子分布到血液、体液中。如果能选出一个制造一种专一抗体的浆细胞进行培养，就可得到由单细胞经分裂增殖而形成细胞群，即单克隆。单克隆细胞将合成针对一种抗原决定簇的抗体，称为单克隆抗体。