Układ odpornościowy Fitoncydy znacząco zwiększają aktywność komórek biorących udział w funkcjach obronnych organizmu, tzw. naturalnych zabójców (NK) oraz wzrost poziomów substancji cytolitycznych wydzielanych przez komórki odpornościowe – perforyny, granzymy i granulizyny. Podwyższona aktywność komórek NK wzrasta już po kilku godzinach kąpieli leśnych. Po dwudniowej sesji shinrin-yoku poziom i aktywność komórek NK oraz ilość komórek wydzielających wspomniane substancje cytolityczne utrzymuje się na wysokim poziomie przez kolejne 30 dni. Wystarczy raz w miesiącu przez 2 dni po kilka godzin korzystać z kąpieli leśnej, aby utrzymywały się sprawniejsze mechanizmy odpornościowe.
Stres fizjologiczny Hormonem, którego poziom wzrasta podczas doznawania przewlekłego stresu, jest kortyzol, a podczas ostrej nerwowej sytuacji - adrenalina. Zarówno poziom kortyzolu, jak i adrenaliny znacząco spada po stosowaniu kąpieli leśnych. Efekty obserwuje się nie tylko po spacerowaniu po lesie, ale też przy zwyczajnym w nim przebywaniu- np. siedzeniu i obserwowaniu. Wystarczy 15 minut kąpieli leśnych, aby znacząco spadł poziom kortyzolu we krwi, oraz w ślinie.