病毒學的研究初期，由於當時人們在顯微鏡下觀察不到病毒粒體，加之病毒又不能進行人工培養，因而分離到病毒對於明確病毒的生物學特性顯得十分重要。在當時尚無高速離心機的情況下，人們試圖用馬力離心機來從病組織中分離病毒。直到高速和超速離心機問世後，人們才有可能依據病毒學性分離和製備病毒。時至今日，病毒的分離，用專業術語來說即病毒的提純，在病毒學的分子生物學研究中仍然是關鍵步驟。
1953年，斯坦利第一次提取並結晶了TMV，這是病毒學史上一個重要的裏程碑。以後，人們先後從不同的組織中分離到了病毒。病毒的提純是將寄主中的病毒粒子與寄主細胞組分區分開來的過程。其原理是利用病毒的蛋白質和大分子粒體的特性，及其與寄主細胞組分在理化特性上的差異將病毒粒子區分出來，並盡可能保持侵染力。提純病毒的目的是確切地研究病毒理化、生物學特性、化學組分、組成、增殖過程及機製，還可用於製備高效價的抗血清。以植物病毒為例，人門先是把在植株中含量高、體外穩定的病毒，如TMV、馬鈴薯X病毒等提純出來。目前，越來越多的技術和程序能用以提純濃度和穩定性不相同的病毒，為病毒的研究工作奠定了基礎。
電子顯微鏡始終是研究病毒的不可或缺的工具，1960年以後將樣品用重金屬鹽類溶液作負染，更能詳細研究病毒的結構，使對病毒的認識大大地推進一步。對那些在細胞培養中不能生長的病毒，電鏡術更是一種重要的診斷手段。
細胞培養對病毒學的研究起了很大的推動作用，最早用於脊髓灰質炎病毒的培養，此後廣泛用於人醫和獸醫上各種病毒的分離和培養。Dulbecco（1952）發明了空斑技術，使病毒的定量檢測和克隆成為可能。
生物化學和分子生物學的發展對病毒學的研究提供了有力的武器。例如X射線晶體衍射、原二色性和核磁共振技術用於研究病毒的三維結構；聚丙烯酰胺凝膠電泳（PAGE）用於病毒核酸及多肽成分的分析。應用生化技術，鑒定了病毒的核酸聚合酶，特別是反錄酶，它不但在理論上而且在實用上都有重大意義。核酸雜交技術為病毒鑒定和診斷提供了敏感而可靠的手段。DNA重組技術和人工合成多肽為研製新型疫苗開辟了嶄新的途徑。目前，免疫熒光技術是研究病毒侵染過程、定位及其病毒基因功能的重要手段。
中國學者對病毒學的發展作出過貢獻。湯飛凡1925年在美國對皰疹病毒進行過研究，他和他的導師Zinsser用物理學方法研究病毒的本質，證明病毒是存在於宿主細胞內能自我複製的顆粒，為病毒學的創立做出過重要貢獻。
由於病毒是微生物中最小的生物，在普通顯微鏡下觀察不到。在20世紀初要檢測病毒的存在，必須通過注射感染，觀察動物發病或死亡情況來判斷。顯然這種檢測方法是十分原始的。由於病毒沒有自己的酶係統，靠寄生在活細胞內生存，在一般的微生物培養基上不能繁殖，這就給尋找培養病毒新技術增加了難度。然而，病毒培養是病毒研究中最基礎、最關鍵的一步，可以說沒有病毒培養新技術的建立，也就沒有病毒研究的突破和發展。許多國家為此投入了大量的人力和物力，國際上許多知名學者為此苦苦思索了幾十年。1943年，黃禎祥在美國發表了對病毒學研究有重大影響的論文“西方馬腦炎病毒在組織培養上滴定和中和作用的進一步研究”。這一研究成果，使病毒在試管內繁殖成為現實，從此擺脫了人工繁殖病毒靠動物、雞胚培養的原始落後的方法。這一新技術可以概括為：第一步，用人為的方法將動物組織處理消化成單層細胞，並給以一定的營養成分使其在試管內存活；第二步，將病毒接種在細胞內，經過一段時間細胞就會出現一係列病理改變。觀察者隻要用普通顯微鏡觀察細胞有無病理改變，即可間接觀測和判斷有無病毒繁殖。這一新技術把病毒培養從實驗動物和雞胚的動物水平．提高到體外組織培養的細胞水平。
也正是這項新技術拓寬了國際上病毒學學者的思路。許多病毒學家采用或改良這一技術，成功地發現了許多病毒性疾病的病原，分離出許多新病毒，解決了當時還鮮為人知的一些疾病的病毒病因問題。有些學者還采用組織培養技術製備了疫苗，實現了人群的主動免疫，為控製和消滅病毒病做出了貢獻。50年代美國著名病毒學家恩德斯(Enders)獲得諾貝爾獎，就是在采用黃禎祥這一技術的基礎上取得的成果。美國1982-1985年出版的《世界名人錄》稱這一技術為現代病毒學奠定了基礎。世界上許多國家采用這種技術分離了諸如流行性出血熱、麻疹、小兒麻痹病毒。近年來在全球引起震動的艾滋病病毒也是采用組織培養這一技術分離到的。
朱既明1948年在英國發現同一病毒可因變異而呈不同形態，並首次將流感病毒裂解為有生物活性的亞單位，並在此基礎上提出了病毒的結構模型，這一假說為後來闡明各種病毒結構開創了先河，並為研究亞單位疫苗準備了理論和方法的基礎。朱既明還發現了正常血清中抑製流感病毒血凝作用的β-抑製素。高尚蔭1943年在美國進行煙草花葉病毒研究時曾觀察到病毒感染不同宿主後仍保持穩定理化和血清學特征，在病毒學發展史中有一定地位。
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