感染症、特にヒトからヒトあるいは動物からヒトに感染する伝染病は、古くから人間の生命健康を脅かすものとして恐れられていたが、それらの感染症がなぜ起こるのかについては、近世にいたるまで不明であった。紀元前に提唱されたミアズマ説と、16世紀に提唱されたコンタギオン説の二つの仮説で長い間論争が続けられたが、19世紀にロベルト・コッホが、初めて病原性細菌の存在を実験的に証明することに成功し、コンタギオン説の後継である細菌説に軍配があがった。その後、ウイルスの発見なども含めて、多くの微生物が病原体となることが明らかになっていった。
ミアズマ説とコンタギオン説

古い時代には、感染症は他の天災と同様に一種の神罰ではないかと考えられていたが、身分や人種などには無関係に、また一ヶ所に集中して蔓延し、それがときには信仰を異にする複数の国にわたって発生することから、この考えは次第に否定されていった。そしてヒポクラテスが活躍した紀元前4世紀頃には、ミアズマ説（瘴気説）と呼ばれる説が提唱された。ミアズマ説は、何らかの原因によって汚染された空気（瘴気、ミアズマ）に、ヒトが触れることによって病気になるという説である。この説の中核をなす「瘴気」の存在は19世紀以降に否定されていくものの、「外因性の原因物質によって病気が発生する」という病原体の基礎概念を初めて提唱したことは、医学上の重要な転機となった。これらの古くからの考え方は長い間信じられ、現在でもマラリア（イタリア語で「悪い空気」を意味するmal ariaに由来）、インフルエンザ（天体の運行や寒気によって「影響される」という意に由来）などの病名にその名残りが見られる。

14世紀から16世紀にかけて、天然痘やペスト、梅毒などの大流行がヨーロッパで発生すると、これらの感染症にかかった患者の移動に伴って感染が拡大しうることから、瘴気では説明のつかない「病気を媒介する何か」の存在が漠然と認識されるようになった。1546年、ジローラモ・フラカストロはこの考えをさらに押しすすめて、コンタギオン説（接触伝染説）を提唱した。この中でフラカストロは、生きた伝染性生物（contagium vivim, contagium animatum）との接触によって発病し、さらにこれらが他のヒトに伝達されることで広まるという考えを示した。さらに、フラカストロはこの伝染の形態を、(1)患者との直接接触によるもの、(2)何らかの媒介物を経るもの、(3)離れた患者から伝染する（空気感染する）もの、の3つに分類することで、伝染病が広まるメカニズムを説明した。この説は、病原体の本体が生物であるばかりでなく、その伝染についても的確に予言したものであった。現代の観点からは、ミアズマ説ではなくコンタギオン説の方が真相に迫るものであることが判明したものの、当時はこのフラカストロの説についても、科学的に証明することができなかった。このため、ミアズマ説とコンタギオン説は多くの論争を起こしながらも、互いに決め手となる証明がないまま、ともに単なる仮説として扱われた。当時の人々は、やがて病気の種類によってミアズマが原因になる場合とコンタギオンが原因になる場合の両方があるものと考えるようになった。
細菌説と環境説

一方、この医学的な流れとはまったく独立に、17世紀にレーウェンフックが顕微鏡を用いてさまざまな微生物を発見し、細菌学（微生物学）という学問分野が開拓された。ただし当時の細菌学は博物学的な研究を中心としたものであり、これらの微生物が、人間の生活と何等かのかかわりを持つとは、全く考えられなかったようである。18世紀の終わり頃には、微生物学の進展に伴って、既に伝染病患者の病理組織や血液、糞便などに特定の微生物が存在するという知見が積み重ねられ、コンタギオン説を支持していた医学研究者にとって重要な論拠になっていた。しかしながら、当時はまだ細菌を分離して純粋培養するための技術が確立していなかったため、ミアズマ説支持者の反論をかわすことができず、決定的な証明には至らなかった。

19世紀になって、ルイ・パスツールは細菌の液体培養法を確立したことで、細菌学の進展に大きな貢献を果たした。当初、彼は医学ではなく醸造学の分野から発酵の研究に携わり、そこから自然発生説の検証へと進んでいったが、微生物の活動が意外に大きな影響力を持つこと、それが空気中などに多数飛散していることを明らかにし、それらが発酵などの役に立つ面と、食品の腐敗などの有害な面の、両方の面からヒトの生活に関わっていることを見いだした。さらに彼は、この考えを医学の方向にも発展させ、微生物が作り出す腐敗物質が一種の毒素としてヒトに作用することで病気が発生するのではないかという説を唱え、空気中の埃には微生物が多数いること、それらの中にはどんな危険なものが含まれているかもしれないとの懸念を発表した。このパスツールの考えはコンタギオン説を支持するものであり、細菌こそがコンタギオン説に言う「生きた伝染性生物」の本体であるという説（細菌説）という新しい概念を示した。また同時に、腐敗という現象を明らかにしたことでその病原性のメカニズムをも説明しようとするものであった。

1865年、パスツールは南フランスの養蚕業者からカイコの病気の対策について指導を求められ、その原因となる微粒子病の原因となる微生物を発見した。これが最初に発見された病原体であるとも言われる。しかしながら、パスツールの液体培養法では複数の細菌が混じった状態での培養しかできず、病原菌を単独で分離培養することができなかったため、これもまた病原体を実験的に証明したことにはならなかった。

パスツールによる腐敗現象の発見は、決定的な証明にこそならなかったもののコンタギオン説にとって大きな支えになった。しかしこれに対して、マックス・フォン・ペッテンコーファーは、従来のミアズマ説にパスツールの発見を取り入れた環境説という新しい概念を提唱して反論した。ペッテンコーファーは下水道の整備によってさまざまな疫病の発生を食い止めたという実績から、環境（特に土壌）汚染との関連が説明しやすいミアズマ説を支持していた。パスツールの細菌説は、(1)細菌がヒトに感染し、(2)ヒトの体内で腐敗物質を作り出し、(3)その腐敗物質が毒素になり発病する、という考えであったが、これに対してペッテンコーファーは、(1)ヒト体内の細菌（これはそのままでは病原性を持たない）が排泄されて土壌や水を汚染し、(2)汚染した細菌が土中や水中で増殖して腐敗物質を作り出し、(3)その腐敗物質がミアズマとしてヒトに作用して発病させる、という考えを示した。
コッホによる実験的証明

パスツールにやや遅れて、ドイツのロベルト・コッホが医学の分野から、病原体としての細菌の研究を開始した。コッホは切ったジャガイモの断面でのカビの生え方をヒントに、液体培地をゼラチンなどで固めた固体培地を発明して細菌の固体培養法を確立した。固体培養法では液体培養法とは異なり、病原菌と他の細菌の混じり合った中から、それぞれを独立した別のコロニーとして分離し、純粋培養を行うことが可能となったため、分離した一種類の細菌についてのみ、その病原性を研究することが、ようやく可能になった。

コッホはこの手法を用いて、学生時代の恩師の一人であったヤーコプ・ヘンレが提唱していた、病原体を証明するために必要な三つの原則（ヘンレの原則、コッホの原則の1-3に対応）に従い、細菌説の証明に取り組んだ。そして1876年に、炭疽症を起こした動物から分離した炭疽菌の病原性について、ヘンレの原則を満たすことを示した。また、この後にさらに実験感染した動物の体内から炭疽菌が分離できることも証明し（コッホの原則の第4条件にあたる）、細菌説が科学的に正しいことを実験的に証明した。

さらにコッホは1882年に、ヒト結核の病原体として結核菌を分離し、ヒトの病気についても細菌説が正しいことを実験的に証明した。これと同時に4条件からなるコッホの原則を公表した。この原則は、以下の4つの条件から成り立つ。
ある一定の病気には一定の微生物が見出されること

その微生物を分離できること

分離した微生物を感受性のある動物に感染させて同じ病気を起こせること

そしてその病巣部から同じ微生物が分離されること

この4つの条件をすべて満たすことが、ある微生物が特定の病気の病原体であることの厳密な条件となる。これを受けて、医学研究者らの関心が一気に細菌学に向けられることになり、20世紀の当初までに、主要な伝染病の病原体が発見されていった。

ただし、コッホ以降の医学の進展によって、この条件のすべては満たさない（2つか3つの条件のみを満たす）場合でも、他の疫学研究などの知見と併せて、病原体として認められた微生物もある。

一方、環境説を支持していたペッテンコーファーは、コレラの病原体が細菌であるとする説に異を唱えて、1892年にコレラ菌を自ら飲む自己実験を行うことで自説の正しさを証明しようとした。この結果、ペッテンコーファー自身は激しい下痢を起こしたものの、コレラの主症状とされる脱水症状を起こさなかったため、細菌説の正しさに対してクレームがつけられる結果となった。しかしその後、他の研究者による追試の結果などから、最終的には、病原菌の毒性と宿主の抵抗性の、力のバランスによって発病するかどうかが決まることが次第に明らかになり、さらにその欠点を補いながら、細菌説の方がより正しい学説であることが証明されていくことになり、長く続いた環境説やミアズマ説との論争に決着がつけられた。

発見の経緯から、19世紀には病原体はすべて細菌であると考えられていたが、その後、微生物学の発展に伴ってその分類が進み、真正細菌だけでなく菌類や原生生物にも、宿主に病気を起こす性質（病原性）を持つものが見つかった。また細菌を取り除くことが可能な素焼き陶器製の濾過器を通過しても病原性が残る濾過性病原体として、ウイルスが発見され、病原体には細菌以外にも、さまざまな微生物、ウイルスが含まれることが明らかになった。
主要病原体の発見史

病名発見年病原体発見者
ハンセン病1875年アルマウェル・ハンセン（ノルウェー）
炭疽菌（炭疽症）1876年ロベルト・コッホ（ドイツ）
マラリア1880年シャルル・ルイ・アルフォンス・ラヴラン（フランス）