En esta técnica, el antígeno se aplica sobre unos pocillos practicados en geles de agarosa que contienen una concentración determinada del antisuero específico. El antígeno difunde a través del gel y reacciona con el antisuero hasta alcanzar la zona de equivalencia. En este punto aparecen precipitados antígeno-anticuerpo en forma de círculo concéntrico alrededor del pocillo. El diámetro del círculo formado es proporcional a la concentración de antígeno. Este aspecto cuantitativo es la principal ventaja de esta técnica.

Habitualmente, la inmunodifusión radial se utiliza para estimar la concentraciónj de proteínas del plasma. Por ejemplo, IgGs o IgMs en pacientes sospechosos de padecer algunas gamma-globulinemias y mielomas múltiples respectivamente.