免疫系统能够区分自身与非自身物质，主要是通过一系列复杂的识别机制来实现的。首先，免疫细胞如T细胞和B细胞表面具有一系列受体，这些受体能够特异性地识别特定的分子结构，即抗原。人体内的每个细胞都表达一种叫做主要组织相容性复合物（MHC）的蛋白质，这种蛋白质可以将细胞内部的肽段展示在细胞表面。
正常情况下，免疫系统通过T细胞上的TCR（T细胞受体）与自身MHC分子结合的方式学习识别“自我”。在这个过程中，那些对自身抗原反应过于强烈的T细胞会被消除或转化为调节性T细胞，以减少自身免疫疾病的发生。这一过程主要发生在胸腺中，被称为中枢耐受。
当外来物质如病毒、细菌等进入体内时，它们的蛋白质或其他分子结构会被处理并展示在感染细胞表面的MHC上。这种非自身的抗原-MHC复合物能够被T细胞识别，并触发免疫反应。此外，B细胞也可以直接与某些类型的外源性抗原结合，进而启动体液免疫应答。
总之，通过MHC分子、TCR及BCR（B细胞受体）等机制的共同作用，加上中枢和外周耐受机制，免疫系统能够有效地识别并区分自身与非自身的物质。
