Dieser Reaktionstyp nimmt eine besondere Rolle innerhalb der Einteilung nach Allergietypen ein. Anders als bei den drei anderen Typen wird diese Form der allergischen Reaktionen nicht von Antikörpern (Immunglobulinen), sondern von T-Lymphozyten hervorgerufen, weshalb sie auch zellvermittelte Reaktion genannte wird. T-Lymphozyten sind spezielle weiße Blutkörperchen, die zur Immunabwehr gehören.
Bei der Abwehrreaktion reagieren die T-Lymphozyten auf sogenannte Haptene, unvollständige Antigene, die so klein sind, dass das Immunsystem sie nicht erkennt. Je nachdem, wie aggressiv das Allergen ist, kommt es nach einem oder mehreren Kontakten zu einer Sensibilisierung. Beispiele sind etwa Metallsalze von Nickel oder Chromat. Um eine Immunreaktion auslösen zu können, müssen sich die Haptene an ein Trägerprotein binden. Erst dieser Komplex hat eine allergene Wirkung. Die T-Lymphozyten bekämpfen den Fremdkörper zusammen mit anderen weißen Blutkörperchen. Dabei kommen entzündungsfördernde Substanzen (Zytokine) zum Einsatz. Außerdem werden Fresszellen angelockt, die zellschädigende Enzyme freisetzen. Das alles neutralisiert zwar das Allergen, führt aber auch zu einer besonders starken allergischen Reaktion. Meist ist die Haut von einer Typ-IV-Allergie betroffen. Typisches Beispiel ist das allergische Kontaktekzem, etwa bei einer Nickelallergie.
Da sich die Symptome nicht sofort oder nach wenigen Minuten, sondern bei einem bereits sensibilisierten Menschen erst verzögert, etwa 12 bis 72 Stunden nach dem Kontakt mit einem Allergen äußern, wird die Typ-IV-Allergie auch als Spättyp bezeichnet. Die Sensibilisierungsphase wiederum dauert fünf bis sieben Tage, manchmal auch deutlich länger.