En la inmunodifusión radial el antígeno difunde desde un pocillo en el gel mientras que la concentración de anticuerpo depositado previamente en el gel es constante. ¿Qué pasaría si el gel no tuviera anticuerpo y en unos pocillos hubiera sólo anticuerpo y en otros sólo antígeno? Esta es la base de la doble inmunodifusión, también llamada técnica de Ouchterlony, una técnica cualitativa en la que el gradiente de concentración se establece tanto para el antígeno como para el anticuerpo. Así pues, ambos difunden desde pocillos separados en un gel sin antígeno ni anticuerpo. Si la solución antigénica problema contiene dos o más antígenos reconocidos por el antisuero, se forman dos o más bandas de precipitación. En la inmunodifusión doble bidimensional a veces se colocan muestras distintas en pocillos periféricos adyacentes , estas muestras pueden contener antígenos iguales , parecidos o distintos.

Si el anticuerpo se halla en un pocillo central y alrededor están los pocillos con soluciones antigénicas, peden observarse diferentes patrones en relación con las bandas de precipitación:

1. En la reacción de identidad, las dos líneas de precipitación se unen en un solo arco, indicando que los antígenos tienen un determinante antigénico común que reacciona con el antisuero.
2. En la reacción de identidad parcial, las dos líneas se unen pero se forma un espolón provocado por el antígeno con más determinantes antigénicos reconocidos por el antisuero. Esto sucede cuando los antígenos de las muestras comparten algún determinante antigénico pero no todos.
3. En la reacción de no identidad o de desigualdad, las dos líneas están cruzadas y los determinantes reconocidos por el antisuero son todos diferentes. Lo que determina que los antígenos contenidos en las muestras no tienen ningun determinante antigénico en común.