Em 1901, Karl Landsteiner descobriu que há vários tipos de sangue e, portanto, não se podem fazer transfusões de sangue indiscriminadamente entre diferentes pessoas. Landsteiner obteve sangue de um grande número de pessoas e separou as células sanguíneas do plasma. Fez depois todas as combinações possíveis entre o plasma e glóbulos vermelhos dos vários sangues. Observou que em alguns casos, depois de misturados, os glóbulos se mantinham em suspensão no plasma em que tinham sido colocados, mas noutros os glóbulos vermelhos agregavam-se em aglutinados enormes que sedimentavam imediatamente no fundo do tubo de ensaio. Com base nestes resultados, foi possível considerar três grupos sanguíneos que Landsteiner denominou A, B, e O. Mais tarde reconheceu a existência de um quarto grupo, AB. A partir desta descoberta inicial dos grupos sanguíneos, pelo menos mais nove grupos foram reconhecidos no sangue humano, alguns deles com subdivisões.

A causa da aglutinação observada por Landsteiner é a ocorrência de uma reacção antigénio-anticorpo. Assim, os antigénios (ou aglutinogénios ) que caracterizam os grupos sanguíneos são glicoproteínas específicas localizadas na membrana plasmática dos glóbulos vermelhos e os anticorpos (ou aglutininas), que reagem especificamente com os aglutinogénios, são y-globulinas e encontram-se dissolvidos no plasma. Na reacção antigénio-anticorpo, a molécula do anticorpo tem dois locais de ligação e pode formar uma ponte entre dois eritrócitos, que por sua vez se ligam a outros eritrócitos, produzindo a aglutinação (Fig. 4).

Mais tarde, em 1940, Landsteiner e Weiner descobriram a existência de um outro antigénio no sangue humano, o factor Rh, que pode dar reacções de incompatibilidade sanguínea muito violentas. Na realidade este factor é um conjunto de factores, daí a designação de Sistema Rh, dos quais o mais antigénico é o antigénio D. As pessoas que contêm o factor Rh, designam-se Rh positivas e as que não contêm este factor são Rh negativas.

Figura 4 - representação esquemática da reacção anticorpo-antigénio que ocorre quando glóbulos vermelhos contendo antigénio A são colocados na presença de aglutininas anti-A, com a consequente aglutinação dos glóbulos vermelhos.

Uma vez que as reacções de aglutinação ocorrem rapidamente mesmo à temperatura ambiente, é possível determinar o grupo sanguíneo misturando uma pequena gota de sangue com vários soros contendo aglutininas específicas (anti-A, anti-B, ou anti-Rh) e observar se há ou não aglutinação. Os resultados possíveis encontram-se esquematizados na Fig. 5.