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La historia de la virología el estudio científico de los virus y de las infecciones que estos causan comenzó a finales del siglo xix. A pesar de que Louis Pasteur y Edward Jenner desarrollaron las primeras vacunas para proteger a los humanos contra las infecciones virales, ellos no sabían que los virus existían.

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La primera evidencia de la existencia de los virus se tuvo gracias a experimentos realizados que involucraban filtros con poros lo suficientemente pequeños para retener bacterias.

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A pesar de sus muchos logros, Louis Pasteur (1822–1895) fue incapaz de encontrar el agente causante de la rabia y especuló acerca de un patógeno muy pequeño como para poder ser detectado usando un microscopio.
En 1884, el microbiólogo francés Charles Chamberland (1851–1931) inventó un filtro conocido en la actualidad como el filtro de Chamberland que tenía poros más pequeños que el tamaño de las bacterias. De este modo, Chamberland pudo pasar una solución que contenía bacterias a través del filtro, eliminando así las mismas de la solución.

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Los bacteriófagos son los virus que infectan y se replican en las bacterias. Estos fueron descubiertos a principios del siglo xx, por el bacteriólogo inglés Frederick Twort (1877–1950). Sin embargo antes de este tiempo, en 1896, el bacteriólogo Ernest Handbury Hankin (1865–1939) reportó que había algo en el agua del Rio Ganges que podía matar Vibrio choleare – el causante del colera.
Ernest afirmaba que lo que estuviese en el agua podía pasarse a través de los filtros que removían bacteria pero se destruía al hervir agua. Twort descubrió la acción de los bacteriófagos en la bacteria staphylococci. él notó que cuando ponía a crecer la bacteria en un agar nutritivo algunas colonias se veían acuosas o "vidriosas".

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El conocimiento acerca de los bacteriófagos incrementó en los años cuarenta, seguido de la formación del Grupo Fago (Phage Group) por científicos estadounidenses. Entre los miembros de dicho grupo se encontraba Max Delbruck (1906–1981) el cual fundó un curso acerca de los bacteriófagos en el Laboratorio Cold Spring Harbor. Otros miembros clave del Grupo Fago fueron Slavador Luria (1912–1991) y Alfred Hershey (1908–1997).

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En el año de 1882, Adolf Mayer (1843–1942) describió una condición en las plantas de tabaco, la cual llamó "enfermedad de tipo mosaico" ("mozaïkziekte"). Las plantas enfermas tenían hojas abigarradas con manchas. Él excluyó la posibilidad de una infección micótica y no pudo detectar bacteria alguna; especuló que una "especie de enzima soluble estaba involucrada". Mayer no desarrolló esta idea, fue el experimento de filtración realizado por Ivanovsky y Beijerinck que sugirió que la causa era un agente infeccioso desconocido.

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A finales del siglo xix, se categorizaron los virus en términos de su infectividad, su habilidad para ser filtrado y los requisitos que debe tener el huésped. Durante el término del siglo xix, se creía que los virus solo han crecían en plantas y animales, sin embargo en 1906, Ross Granville Harrison (1870–1959) inventó un método para crecer tejido en linfas, y en 1913 E. Steinhardt, C. Israeli y R.A. Lambert usaron este método para crecer un virus vacuna en fragmentos de tejido corneal de conejillos de indias. En 1928, H.B. y M.C. Maitland crecieron el virus vacuna en suspensiones de hígado de gallina molido.⁴²​ Este método no fue propiamente reconocido hasta que en los años cincuenta el poliovirus fue desarrollado en grandes proporciones para la producción de vacunas. Entre los años de 1941 y 1942, George Hirst (1909–94) desarrolló un ensayo basado en la hemaglutinación para cuantificar una gran variedad de virus, así como anticuerpos específicos en suero.

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A pesar de que el virus de influenza, que causó la pandemia de influenza en 1918-1919, no fue descubierto sino hasta los años treinta, la descripción de la enfermedad y su investigación subsecuente comprobaron que este fue la causa. La pandemia causó alrededor de 50 millones de muertes en menos de un año, no obstante la prueba de que fue causada por un virus no fue obtenido sino hasta 1933.

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Denis Parsons Burkitt (1911–1993) nació en Enniskitlen, Irlanda. Fue el primero en describir un tipo de cáncer que fue nombrado el linfoma de Burkitt en su honor. Este tipo de cáncer fue endémico en África ecuatorial y fue la malignidad más común en infantes a principios de los años sesenta.
En un intento de encontrar la causa del cáncer, Burkitt envió células del tumor a Anthony Epstein (b. 1921), un virólogo británico, el cual junto con Yvonne Barr y Bert Achong (1928–1996), después de muchos intentos fallidos, descubrieron virus que semejan el virus del herpes en el fluido que rodea las células.

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La segunda mitad del siglo xx fue la era dorada en el descubrimiento de virus y la mayor parte de los 2,000 virus reconocidos en especies de animales, plantas y bacterias fueron descubiertos durante estos años. En 1946, la diarrea viral bovina fue descubierta, el cual es posiblemente el patógeno más común de rumiantes en el mundo, y en 1957, el virus arteriviridae fue descubierto.