19世紀，由于法國科學家巴斯德、科赫等人的傑出工作成爲細菌發現的時代。當時，爲了搜尋、觀察和研究這些小生物，發展了實驗室的細菌培養技術。爲了獲得細菌，一種能夠捕獲細菌的具有特定大小微孔的濾菌器被制造出來。最早的濾菌器被稱爲巴斯德及張伯倫過濾器（Pasteur-Chamberland type filter），是一種蠟燭形的瓷質過濾器，其濾孔孔徑小于細菌的大小。這種能阻擋細菌通過的過濾器，是用來除去液體中的細菌，主要用于對不耐熱液體進行過濾滅菌。
在細菌學說占統治地位的年代，人們信奉“眼見爲實”，通過顯微鏡，人們確實看到了細菌等病原微生物。然而巴斯德在研究狂犬病的時候，卻怎麽也找不到致病微生物。巴斯德從反複的科學實踐中發現，可以導致狂犬病的病原物是某種可以通過細菌濾器的“過濾性的超微生物”，無論把濾菌器的微孔制作的多麽小，仍然有一些不明的致病原可以通過，他由此推斷：一定有一種更小的，能通過細菌過濾器的微生物存在。後來有些醫生在研究某些人和動物的疾病時，也發現一些經過過濾除去了細菌的液體，仍然會使人和動物生病的情況。由于還沒有“足夠高明”的觀察手段，所以沒能看到這類比細菌更小、小到過濾器都阻攔不住的小微生物是什麽樣子，但從它們活動的結果推斷出這類具有濾過性和致病性很強的微生物的存在。這也成爲老巴的終生遺憾。
1892年，有一位名叫伊凡諾夫斯基的俄國植物生理學家在研究煙草花葉病時，有了新的發現。
迪米特裏·伊奥尔斯沃维奇·伊凡诺夫斯基（1864.10.28~1920.6.20）
有一天，伊凡諾夫斯基看到著名植物學家梅也爾的一份研究報告，報告中說：“患花葉病煙草的漿液經過兩層過濾紙過濾之後好像失掉了它的傳染性。”照這樣說來引起花葉病的是一種比細菌稍微大一些的微生物。伊凡諾夫斯基想：如果真是這樣那麽在顯微鏡下爲什麽看不見它們呢？伊凡諾夫斯基重複了梅也爾的實驗，但結果卻正好和梅也爾相反：過濾以後的漿仍然帶有傳染性。這就說明過濾紙並不能阻擋這種看不見的凶手。梅也爾錯了。梅也爾是德國的一位很有聲望的學者。
伊凡諾夫斯基並不因爲糾正了其他學者的錯誤而洋洋自得，相反他卻從這個實驗中得到了啓發。他選擇了一種縫隙更小的連任何細菌也通不過的過濾器，用它來過濾病葉的漿液再把經過過濾後的漿液用針筒注射到健康煙草的葉脈裏。幾天以後煙草的葉片上出現了黃色的花斑也感染上了花葉病。伊凡諾夫斯基這時便想：如果病原體是細菌就應該已經濾掉了，但濾過以後的漿液怎麽還能傳染花葉病呢？是否實驗出了漏洞呢？他又不斷的改進自己的實驗，堵住了一切可能發生的漏洞，但結果仍然一樣。
煙草花葉病毒
伊凡諾夫斯基在彼得堡科學院會議上發表了題爲“關于煙草疾病的兩種可能”的演說。他說：“花葉病的漿液通過細菌過濾器後仍舊能夠引起感染，這個現象說明存在著兩種可能：一種可能是因爲病原體非常微小，可以通過過濾器；另一種可能是細菌的本身雖然不能通過過濾器，但是它所分泌出來的毒素已溶解在漿液裏，因而也能引起花葉病。”
這個報告吸引了很多的學者，後來進行這項研究的人越來越多，但是卻都沒有什麽進展，但推測卻越來越多。這個說“病原可能是一種特殊的酶。”那個說“可能是細胞的原生質。”還有人說“這是一種活的傳染性液體。”有人甚至用醋酸菌、乳酸菌以及鳥類和牲畜的糞便來感染煙草，想碰碰運氣來解決這個難題，但都沒有得到任何結果。花葉病的研究工作似乎陷入了絕境。不少人在困難面前退縮了，但伊凡諾夫斯基卻百折不撓仍舊在堅持研究工作。
轉眼就到了年，伊凡諾夫斯基已經是華沙大學的講師。他設計了幾個十分精巧的實驗，用事實推翻了那些沒有根據的推測。
他把病葉的漿液注射到第一株健康煙草的葉脈裏。等這棵煙草患病以後再把它的葉子也制成漿液，並將它注射到第二株健康煙草的葉脈裏。然後又把第二株煙草的漿液再注射給第三株，就這樣一株一株地注射下去。按照他的推測花葉病的病原體如果只是一種毒素，那麽注射進第一株煙草葉中的毒素最多，因而發病也應該最迅速、最嚴重。以後的幾株注射進的毒素只是前一株的一部分，那麽應該是一株比一株少，則它們發病就應該一株比一株慢，一株比一株輕。到最後毒素減少到幾乎沒有了，則總該有一株煙草葉不再發病了。然而實驗結果卻恰恰相反：全部煙草都得了病，並且越是後面的比前面的發病還要更快更重。這一事實說明漿液經過連續注射以後感染花葉病的毒性不是減弱了，而是增強了！伊凡諾夫斯基反複地思考著。終于得出一個結論：病原體是一種微小的生物，根本不是什麽毒素。因爲只有活著的生命體才可能在煙草中繼續繁殖並使漿液的毒性增強！伊凡諾夫斯基快樂得像個孩子一樣，他連夜寫出了《煙草花葉病》這篇論文。他在結論中說：“通過實驗可以證明在這兩個假說中關于能溶解在濾液中的毒素的假說失去了根據。因此只剩下一個可能：花葉病的病原體是能夠通過粘土制的過濾器小孔的‘活的最小有機體’。”
這種“活的最小有機體”也就是現在所說的“病毒”，要用電子顯微鏡才看得見。在伊凡諾夫斯基那個時候還只有光學顯微鏡，但是他卻用科學實驗和推理的方法證明了它們的存在，發現了連他自己也沒有看到過的一種微而又微的微生物病毒。
病毒的結構
這種經過巧妙設計的科學實驗發展到現代，就形成實驗研究的一種基本類型—析因實驗。常見的實驗類型有比較實驗、析因實驗、模擬實驗、判決實驗等。而析因實驗是尋找主要原因或因素而設計的實驗。
在伊凡諾夫斯基的啓發下，荷蘭學者貝耶林克重複了伊凡諾夫斯基的實驗，仍然沒有成功。但他提出此種病原體是一種未知的比細菌小得多的新東西，雖然無法獲得它，但他認爲它確實存在著。並將其命名爲病毒，這是一個拉丁詞，意思是毒藥。
同年，兩位德國學者勒夫勒和弗勒施通過一系列實驗又分離出第一種人畜共患的傳染病口蹄疫的病毒性病原。之後相繼發現了許多可致人類及動物疾病的病毒。如流行性感冒病毒、麻疹病毒、乙腦病毒、肝炎病毒、脊髓灰質炎病毒、獲得性免疫缺陷綜合症(艾滋病)病毒等。據現有資料證明，人類的傳染病約有80%是由病毒所致。它是對人類危害最大、個頭最小的“殺手”。19世紀的這些發現，爲20世紀對病毒的進一步研究以及病毒學的建立奠定了基礎。
大多數病毒用普通光學顯微鏡放大一千倍以上仍然不能看到它。直到1937年由多倫多大學研制成功的可放大七千倍的電子顯微鏡問世，人們才真正清楚地看到病毒。才有機會識其“廬山真面目”。這時距伊凡諾夫斯基首次發現煙草花葉病毒已有近半個世紀的時間了。病毒學的研究進入興盛時期是本世紀40年代以後的事了。