與細菌相比，大多數病毒要小很多。舉個例子，麻疹病毒直徑220納米，比大腸桿菌小8倍左右。2010年發表於《自然教育》(Nature Education)雜誌上的一篇文章中進行了類比：脊髓灰質炎病毒直徑30納米，比一粒鹽小約1萬倍。病毒和細菌在大小上的差異為前者的存在提供了重要的第一個線索。
19世紀末，微生物，尤其是細菌，可以引起疾病的觀點已經被廣泛接受。然而，研究人員在調查菸草中的一種令人不安的疾病——菸草花葉病時，對其病因卻有些困惑。
發現
1886年，德國化學家、農業研究員阿道夫·邁耶發表了一篇題為《關於菸草花葉病》的研究論文，發表了他的大量實驗結果。梅耶發現，當他碾碎受感染的葉子，並將有毒的汁液注入健康的菸葉靜脈時，會導致這種疾病特有的黃色斑點和變色。梅耶正確地推斷出，引起菸草花葉病的是葉狀果汁。然而，他沒有得到更具體的結果。梅耶確信，導致這種疾病的原因是細菌，但他無法分離病原體，也無法在顯微鏡下識別病原體。他也不能通過給健康的植物注入一系列已知的細菌來重現這種疾病。
1892年，一位名叫德米特里·伊萬諾夫斯基的俄羅斯學生基本上重複了梅耶的榨汁實驗，但做了一點小小的改動。根據1972年發表在《細菌學評論》雜誌上的一篇文章，伊萬諾夫斯基將受感染葉片的汁液通過了錢伯蘭過濾器，這是一種能夠捕捉細菌和其他已知微生物的過濾器。儘管進行了篩選，液體濾液仍然具有傳染性，這為解決難題提供了新的線索：引起這種疾病的東西很小，小到可以通過過濾器。然而，伊萬諾夫斯基還是認為，菸草花葉病的原因是細菌，表明濾液“含有細菌或可溶性毒素”。
直到1898年，人們才承認病毒的存在。荷蘭科學家馬丁努斯·貝耶林克在確認伊萬諾夫斯基的結果時提出，菸草花葉病的病因不是細菌，而是一種“活的液體病毒”，用現在已經過時的術語“可過濾病毒”來指代它。
德國科學家厄恩斯特•魯斯卡和馬克斯•諾爾1931年發明的電子顯微鏡，第一種病毒才通過新的高分辨率技術被可視化。魯斯卡和他的同事在1939年拍攝的第一批圖像是關於菸草花葉病毒的。因此，病毒的發現是一個完整的循環。
結構
病毒徘徊在所謂生命的邊界上。一方面，它們包含組成所有生物體的關鍵元素:核酸、DNA或RNA(任何給定的病毒只能有一種)。另一方面，病毒缺乏獨立閱讀和處理這些核酸信息的能力。
病毒是一種“寄生蟲”，需要在宿主細胞中複製（複製更多的病毒）。病毒不能在宿主之外自我複製，因為它缺乏宿主細胞所擁有的複雜機制。宿主的細胞機制允許病毒從其DNA中產生RNA（轉錄的過程）並根據其RNA中編碼的指令構建蛋白質（翻譯的過程）。
當一種病毒完全組裝並能被感染時，它被稱為病毒粒子。簡單病毒的結構包括一個被稱為衣殼的蛋白質外殼和包圍在內的核酸核心。衣殼保護病毒核酸不被特殊的宿主細胞酶吞噬和破壞。有些病毒有第二層保護層，稱為包膜。這一層通常來自宿主的細胞膜。
在病毒核心發現的DNA或RNA可以是單鏈或雙鏈。它構成了基因組或病毒遺傳信息的總和。病毒基因組通常體積較小，只編碼必需的蛋白質，如衣殼蛋白、酶和宿主細胞內複製所需的蛋白質。
作用
病毒或病毒粒子的主要作用是“將其DNA或RNA基因組傳遞到宿主細胞中，以便宿主細胞能夠表達(轉錄和翻譯)基因組”。
首先，病毒需要進入宿主體內。呼吸道和開放性傷口可以作為病毒的入口。有時昆蟲提供了進入的方式。某些病毒會在昆蟲的唾液中搭便車，並在昆蟲叮咬後進入宿主體內。這種病毒可以在昆蟲和宿主細胞內複製，確保從一種病毒到另一種病毒的平穩過渡。例如引起黃熱病和登革熱的病毒。
病毒會附著在宿主細胞表面。它們通過識別細胞表面受體並與之結合，就像兩個互鎖的拼圖一樣。許多不同的病毒可以與同一受體結合，而一種病毒可以與不同的細胞表面受體結合。
當病毒與宿主細胞表面結合後，它可以開始穿過宿主細胞的外層膜。HIV是一種有包膜的病毒，它與細胞膜融合並被推入。一些非包膜病毒，如脊髓灰質炎病毒，會形成一個多孔的進入通道，並在細胞膜上鑽洞。
病毒一旦進入細胞內，就會釋放出它們的基因組，還會擾亂或劫持細胞機制的各個部分。病毒基因組引導宿主細胞最終產生病毒蛋白。最終，病毒會在宿主細胞內和宿主自身內，通過創造允許病毒傳播的條件，將病毒堆在有利於它們的位置。
新發現
瞭解病毒之間的關係首先要注意大小和形狀的相似性，病毒是否含有DNA或RNA，以及以何種形式存在。隨著對病毒基因組進行排序和比較的更好方法，以及不斷湧入的新科學數據，我們對病毒及其歷史的瞭解不斷得到微調。
1992年之前，人們還認為病毒比細菌小得多、基因組很小的觀點還被認為是理所當然的。那一年，科學家們在水冷塔的某個變形蟲體內發現了一種類似細菌的結構。結果是，他們發現的不是一種細菌，而是一種非常大的病毒，他們稱之為擬菌病毒。隨後發現了其他大型病毒，如乳房病毒和巨病毒。
這些發現提出了新的問題，開闢了新的研究途徑。在未來，這些研究可能會為一些基本問題提供答案，這些問題包括：病毒的起源、它們如何達到目前的寄生狀態，以及病毒是否應該被包括在生命範圍中。
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