La sierologia o serologia è quella branca della medicina di laboratorio che studia in laboratorio le reazioni antigene-anticorpo. Il termine deriva dal termine siero, che è il fluido corporeo maggiormente usato per le indagini di biochimica medica.
Indagini di sierologia vengono effettuate in diversi settori (microbiologia, biochimica clinica, medicina trasfusionale) e hanno un ruolo importante, frequentemente necessario, nel diagnosticare correttamente un gran numero di malattie. I test di sierologia vengono eseguiti anche su matrici biologiche diverse dal siero: nel laboratorio di Medicina trasfusionale, per esempio, i globuli rossi di un paziente vengono analizzati con miscele di anticorpi noti (antisieri) mediante reazioni sierologiche per la determinazione del gruppo sanguigno.