자가 면역(自家免疫, 영어: autoimmunity)은 면역계가 자기 자신의 구성 성분을 이물질로 인식하여 면역 반응을 일으키는 현상을 말한다. 정상적인 면역계는 세균, 바이러스 등 외부에서 유입된 병원체(항원)에 대해서만 방어 반응을 일으키도록 설계되어 있다. 그러나 자가 면역 상태에서는 이러한 체계에 오류가 발생하여 몸의 정상적인 기관이나 조직을 외부 항원으로 오인하고, 면역 세포와 자가항체가 이를 공격하게 된다.
이 개념은 면역학에서 중요한 연구 분야이며, 자가 면역으로 인해 발생하는 여러 질환을 통틀어 자가 면역 질환(autoimmune disease)이라고 부른다. 대표적인 자가 면역 질환으로는 류마티스 관절염, 전신 홍반성 루푸스, 다발성 경화증, 그레이브스병, 쇼그렌 증후군, 아토피 피부염, 제1형 당뇨병 등이 있다. 이러한 질환들은 특정 장기나 조직에 국한되어 나타나기도 하고, 전신에 걸쳐 다양한 증상을 유발하기도 한다.
자가 면역의 정확한 발병 원인은 완전히 밝혀지지 않았으나, 유전적 소인, 환경적 요인(감염, 약물, 스트레스 등), 호르몬 변화 등이 복합적으로 작용하는 것으로 알려져 있다. 진료과는 면역학이며, 국제질병분류(ICD-9-CM) 코드는 279.4, MeSH 코드는 D001327이다.