ثابت شده که روغن زیتون، سیستم ایمنی را در برابر حملات خارجی میکرو­ارگانیسم­ها، باکتری­ها و ویروس­ها تقویت می­کند. مشخص شده است که کمبود مواد معدنی و ویتامین­ها، می­تواند بر سیستم ایمنی بدن تاثیر منفی بگذارد. تحقیقات اخیر بیانگر این مطلب می­باشند که اسیدهای چرب موجود در ساختار روغن زیتون، به کاهش پارامترهای مهم مربوط به ایمنی مانند تکثیر لنفوسیت­های سلولی B و  Tتحریک شده، کمک می­کند. گزارش شده است که این اسیدهای چرب نقش مهمی در کارکردهای مختلف سیستم ایمنی دارند. آن­ها در تنظیم فرآیندهای التهابی نقش دارند و ممکن است در درمان برخی از بیماری­های خود ایمنی و به طور کلی در تنظیم سیستم ایمنی بدن مؤثر باشند.