本病的抗体有三种，能与红细胞上三种正常的抗原“i”，“i”或“sp₁”(亦称“pr”) 发生反应。最多见的抗体是“抗i”抗体。“i”抗原几乎存在于所有成人的红细胞表面，但不存在于胎儿红细胞和极少见的“i”阴性的成人红细胞上。“抗i”抗体是一种完全抗体，无论在体内或体外，在低温下均能与红细胞发生凝集反应。其作用在4℃时最强，而在37℃ 时不发生作用。在低温下，这种抗体亦能使红细胞发生溶血，但其溶血作用比d-l抗体要弱得多。特发性病例和继发于白血病、恶性淋巴瘤或全身性红斑狼疮等所引起的冷凝集素综合征的冷凝集素滴定度常很高，最高可达2.6×10⁷。抗“i”抗体是含有单克隆κ型轻链的 igm。血清igm浓度常增高至约400mg/dl，而igg及iga值均正常。继发于肺炎支原体属感染者抗体的滴定度常很低(1∶1000以下)。抗体也是igm，但含有κ及λ轻链，故是多克隆的。在传染性单核细胞增多症和部分淋巴瘤病例所见的抗体是抗“i”的，能在低温下凝集脐带血中的胎儿红细胞，但在成人中对红细胞的凝集作用极微弱。

在低温下本病的igm抗体能使红细胞发生凝集，并将补体与红细胞结合。当这种红细胞在血循环中回到身体温度较高之处，抗体与红细胞脱离，但补体仍留在红细胞表面。这些补体的活力可以停止在c₃b(未激活补体)阶段而不发生溶血，但在较少的情况下，补体可依次全部被激活，结果发生溶血。激活补体的最适宜温度为20℃～25℃。表面附有c₃b的红细胞大多数被肝脏中的巨噬细胞吞噬而被消灭。