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  主要組織相容性基因複合體最早在近交系小鼠(inbred mice strains)中發現,克拉倫斯·庫克·利特爾在做腫瘤組織移植實驗時發現不同小鼠個體間會有排異反應。喬治·斯內爾將移植時引起排異的抗原命名為組織相容性抗原,並指出了H-2複合體就是小鼠的主要組織相容性複合體,這是最早發現的MHC基因座。因其貢獻,斯內爾獲得了1980年的諾貝爾生理學或醫學獎。

  大多數哺乳動物的MHC變異與人類似,一樣具有豐富的多基因性和多型性,不同動物物種的MHC名稱如下:

  根據基因的位置和功能,主要組織相容性複合體分為三類。

  第一類主要組織相容性複合體由一個跨越細胞膜的α鏈和一個連在這個鏈上的、細胞外的β2微球蛋白組成。整個分子由四個區組成,其中三個區位於α鏈上(α1-α3),β2微球蛋白組成第四個區。分子位於細胞外的部分(α1和α2)組成一個凹坑,肽可以粘在這個凹坑裡。粘在這裡的肽一般是在蛋白酶體裡被拆除的蛋白質的殘片。免疫細胞(比如CD8+-T細胞)可以檢驗這些被粘在細胞表面的肽來區分自身和外來的細胞。在人類,第一類MHC又稱第一型人類白細胞抗原分子,在幾乎所有有核細胞表面均有分佈。這些分子又可以細分為HLA-A、HLA-B和HLA-C。  第一類MHC分子可以提供一般細胞內的一些狀況(呈現該細胞製造中蛋白質的片段),比如該細胞遭受病毒感染,則相病毒外膜碎片之氨基酸鏈(peptide)透過MHCI呈現在細胞外側,可以供殺手T細胞(細胞毒性T細胞)等辨識,以進行專一性的胞殺作用。

  第二類主要組織相容性複合體由一個α鏈和一個β鏈組成,兩個鏈都穿過整個細胞膜。在細胞外這個分子有四個區(α1、α2、β1和β2),其中α1和β1組成一個凹坑。第二型主要組織相容性複合體比第一型主要組織相容性複合體稍大些。只有吞噬性的細胞(比如吞噬細胞)的表面有第二型主要組織相容性複合體(第二型人類白細胞抗原)。在巨噬過程中被溶酶體分解的蛋白質的肽被粘在第二型主要組織相容性複合體的結合位中。這個型的分子又可以下分為HLA-DP、HLA-DQ、HLA-DR、HLA-DN和HLA-DO。  只位於抗原呈遞細胞(antigen-presenting cell,APC)上,如巨噬細胞、B細胞、已活化的T細胞、樹突細胞和某種上皮細胞(皺壁上皮細胞,M細胞)等。這類提供則是細胞外部的情況,像是組織中有細菌侵入,則巨噬細胞進行吞食後,把細菌碎片利用MHCII提示給輔助T細胞,啟動專一性免疫反應。

  第三類主要組織相容性複合體的基因位於前兩類之間,其分子主要參與補體系統。
主要組織相容性複合體(major histocompatibility complex,MHC),又稱主要組織相容性複合基因,是存在於大部分脊椎動物基因組中的一個基因家族,與免疫系統密切相關,其中人類的MHC糖蛋白,又稱為人類白血球抗原(英語:human leukocyte antigen,簡稱HLA)。其中有兩類,第一類MHC處理細胞內部被分解後的蛋白質(例如病毒的)、第二類當外部入侵者經過胞吞併利用溶酶體處理後形成碎片,MHC再跟這些碎片結合,並呈現在細胞表面上供T細胞所辨識。調控的DNA位於6號染色體上(6p21.31),包括一系列緊密連鎖的基因座,它們與人類的免疫系統功能密切相關。其中部分基因編碼細胞表面抗原,成為每個人的細胞不可混淆的「特徵」,是免疫系統區分本身和異體物質的基礎。