目的：研究免疫治疗在晚期胃肠道恶性肿瘤中的应用效果。方法：选择我院2019年7月至2021年7月间收治的40例晚期胃肠道恶性肿瘤患者作为研究对象，采用随机分组的方式进行分组，其中对照组采用全身化疗（二联或以上），或化疗联合靶向治疗，观察组在单药化疗或靶向治疗的基础上联合PD-1单抗免疫治疗，对比两组患者的治疗效果以及不良反应情况。结果：经过治疗后，两组患者的免疫细胞功能均得到了提高，其中观察组的提高幅度较之对照组更为明显，P＜0.05；且观察组的抑郁、体力下降、低质量睡眠等发生率均得到了有效控制，P＜0.05；同时恶心、呕吐等发生率更低，P＞0.05。结论：在晚期胃肠道恶性肿瘤患者的治疗中，免疫治疗能解除癌细胞对自身免疫系统的抑制，从而加强免疫细胞杀伤癌细胞的功能，患者在接受免疫治疗后能适当延长生存期，减少化疗相关的不良反应，在临床上具有较高的应用价值。