与化疗和靶向治疗相比，免疫治疗并不直接作用或者杀伤肺癌细胞，而是通过激活免疫循环系统的免疫细胞、继而发挥作用杀伤肺癌细胞，显然，免疫系统的激活是需要一定的时间的，并非立竿见影，而且如果患者的免疫系统本身很差，也很难被激活。
2019年报告的国外一项大型研究发现，262名接受免疫治疗的晚期肿瘤患者，55名患者的肿瘤明显缩小，其中28名患者是在治疗3个月之后开始见到疗效的；同时，在21名肿瘤完全消失的患者中，只有3名患者的肿瘤是在3个月内完全消失的，绝大多数患者都是在3个月后，肿瘤慢慢缩小，直到完全消失。也就是说，大多数患者的免疫系统可能会在接受免疫治疗三个月以上，差不多约4-6个周期给药后才会被完全激活。
不同免疫治疗药物、不同的用法和用量等问题，激活免疫系统的时间差别可能更大。不同药物、不同的患者自身情况、不同评估手段，都会影响肺癌免疫治疗的起效时间。有些晚期肺癌患者接受了免疫治疗，因为起效时间晚于预期而太过担心，甚至轻易放弃治疗，非常可惜，最好还是要与主治医生充分沟通，更好地获益于免疫治疗。
还有一事值得注意，就是在肺癌的免疫治疗过程中，常常会出现肿瘤先变大后缩小的情况，这种情况被称为肿瘤免疫治疗的“假性进展”现象，出现这种假性进展很有可能与肺癌细胞受到攻击后出现大量坏死物堆积，或者免疫系统激活后淋巴细胞大量浸润包围肺癌组织有关。因此当出现假性进展的情况时，免疫治疗的起效时间可能会延后，最好继续用药一段时间。