病毒是一種由蛋白質外殼包覆的遺傳物質，其具有感染細胞、劫持細胞構成物的能力且還能將自己複製；但病毒會被免疫系統偵測到並激起先天和後天免疫反應，藉著經常激發鮮明的免疫記憶來保護宿主不會再度被感染。因此，研究人員一直以來會用病毒當作疫苗抗原載體或攜帶疫苗抗原工具來預防傳染性疾病。
腺病毒(Adenoviruses)是一種未被包覆的DNA病毒，其具有多種特性可足以讓此病毒成為理想的疫苗載體；腺病毒能感染許多種類的細胞且很容易從基因上加以改造，另外也已知在特性上能造成輕微或無症狀的呼吸道感染(因此相對來說是很安全的)；而基因置換 gene swapping (用疫苗基因來取代複製腺病毒所需的必要基因)也能使載體無法複製，所以更安全；用腺病毒作為載體的許多疫苗都是專門針對病毒性的疾病，主要是這種腺病毒能夠模仿強烈的抗病毒免疫反應，所以它會被用作SARS-CoV-2疫苗，絕非是特例。
會用腺病毒做載體疫苗，其中的另一項考量是大眾先天對該載體的免疫程度；由於腺病毒是天然產生的呼吸道病原體，所以大部分的人早在幼年時期就已接觸過很多腺病毒，因此對這種載體也就會產生一些免疫力，這有助於緩和對疫苗產生的生理反應；為了避免這個問題，某些較少見的腺病毒血清型像是Ad26、Ad35還有像黑猩猩、大猩猩與恆河猴在內的非屬人類腺病毒也可能會被用來當作疫苗載體。
以腺病毒作為載體的疫苗是用肌肉注射的方式注入手臂三角肌並藉由網格蛋白為中介的胞吞作用，在該位置感染肌肉細胞；病毒粒子會從胞內體溢出後經由微管被送到核膜。一旦錨定在核孔複合物上，腺病毒DNA就會被釋放到細胞核中， 而SARS-CoV-2棘蛋白基因則會在該處被轉錄成信使RNA(mRNA)；再來是mRNA會被送到細胞質內並由核醣體將它轉譯來產生SARS-CoV-2棘蛋白；注射位置周圍的肌肉細胞會製造大量的棘蛋白，這些棘蛋白則會被組織中的免疫細胞偵測到。
每一劑量的疫苗會被注入組織當中且在注射位置形成一處刺穿傷口，這兩者加在一起就會造成細胞壓力進而轉為警告免疫系統可能有問題發生；而腺病毒也會升高身體的發炎反應來促發免疫反應，這種發炎壓力反應會將免疫細胞吸引到該處肌肉，才會造成手臂注射位置出現疼痛、腫大與泛紅。
抗原呈現細胞(APCs)則是被吸引到該位置的一種免疫細胞，以腺病毒作為載體的疫苗能感染此免疫細胞，然後產生棘蛋白(就如同它在肌肉細胞中的作用一樣)並刺激B細胞與CD8 T細胞；抗原呈現細胞所扮演的另一項重要角色是藉著拾取注射位置的細胞外蛋白質、死細胞與碎片來啟動免疫反應；其能分解包括棘蛋白在內的各種蛋白質並向CD4 T細胞呈現胜肽碎片，另外抗原呈現細胞也不是靜止不動的，此細胞會從注射位置將抗原帶至該處的引流淋巴結來讓它們更容易遇到具有辨識棘蛋白受體的B細胞、CD4 T細胞及CD8 T細胞。
一旦特定抗原的淋巴細胞被啟動就會開始增生且從初始細胞分化成作用細胞，作用型B細胞首要的功能是製造抗體，這些抗體會有不同種類並各自執行不同任務；接種疫苗後所產生的抗體的一項重要功能則是中和作用(纏住病毒來阻止感染細胞)，作用型CD4 T細胞具有相當廣泛的功能，包括協助B細胞製造最優先需要的抗體來抑制免疫反應；作用型CD8 T細胞通常會被稱為細胞毒性T細胞，這主要是該細胞會對身體進行詳細檢查，然後消滅被感染的細胞，有時候整個免疫活動都會引起系統性症狀，像是發燒、倦怠感及肌肉疼痛；這是在接種疫苗後的一種正常反應，亦稱為反應原性且較常在接種第二劑疫苗後發生。
接種疫苗最重要的影響是某些作用細胞會繼續存在並保留對SARS-CoV-2棘蛋白的記憶(這類細胞叫做記憶型B細胞與記憶型T細胞)；如果已接種疫苗的人感染了SARS-CoV-2，那麼體內循環的抗體會先纏住這種病毒，然後記憶型B細胞與記憶型T細胞就會啟動快速且強烈的反應來清除這種病毒；我們若用腺病毒疫苗來說，這種反應大約在三分之二的人身上可預防症狀且幾乎在每個人身上都能防止嚴重的新冠肺炎COVID-19症狀與死亡。
現階段全球已有數億民眾接種疫苗，看來施打腺病毒載體疫苗對新冠肺炎COVID-19是安全有效的；盼能成為終結這場疫情的重要解藥，但因可能無法有效預防一些SARS-CoV-2變異病毒感染，我們仍有非常多新的挑戰需持續學習。