Теоретические основы эпидемиологии разрабатывали в СССР Д. К. Заболотный, Л. В. Громашевский, B. А. Башенин и многие другие, за рубежом — К. Рашка (Чехословакия), М. Кацпшак (Польша), П. Вербев (Болгария), C. С. Сокхей (Индия) и др.
Л. В. Громашевский сформулировал учение о закономерностях эпидемического процесса: об источнике и очаге инфекции, о путях и механизмах ее передачи, о взаимосвязи биологических и социальных факторов в возникновении и развитии эпидемий. Созданная им же классификация инфекционных болезней признана большинством эпидемиологов. Е. Н. Павловский (1884—1965) на основе обширных материалов, собранных в нашей стране и за рубежом, создал оригинальное учение о природной очаговости (см.) трансмиссивных и паразитарных болезней; он сделал теоретические обобщения, имеющие значение для развития эпидемиологии, эволюционной паразитологии, краевой патологии и медицинской географии.
Классические исследования по эпидемиологии чумы, холеры, сибирской язвы и брюшного тифа были проведены Д. К. Заболотным, П. Н. Диатроптовым, Л. А. Тарасевичем и др. Д. К. Заболотный в 1899 г. высказал предположение о роли грызунов в сохранении чумной инфекции в природе, что подтвердил выделением чумной палочки из организма тарбагана (1911). Н. Н. Клодницкий доказал роль верблюдов в распространении чумной инфекции (1911). И. А. Деминский выделил возбудителя чумы от суслика (1912). Опираясь на эти открытия, Д. К. Заболотный в 1922 г. сформулировал основные положения о природной очаговости . чумы, которые легли в основу современных представлений о ее эпидемиологии. В начале 30-х годов М. П. Покровской впервые в СССР получен эффективный штамм чумной вакцины. Н. Н. Жуков-Вережников экспериментально разработал принципы получения вакцин против чумы, на основе которых создана современная отечественная живая вакцина (1944) и предложен эффективный комплексный метод лечения первичной легочной чумы (1945). В борьбе с прочими инфекциями большую роль сыграли вакцина против сибирской язвы, прививки против столбняка при помощи столбнячного анатоксина. К 1926 г. в СССР была полностью ликвидирована холера, а к 1936 г. ликвидирована заболеваемость людей чумой. За рубежом В. Колле и Р. Отто создали эффективный штамм живой чумной вакцины. Л. Оттен на Яве, Ж. Жирар и Робик на Мадагаскаре впервые применили живые чумные вакцины для вакцинации людей.
В 1911 г. Г. Мак-Кой и Ч. Чепин (США) открыли возбудителя туляремии. Исследования советских ученых позволили расшифровать ее природную очаговость и создать эффективные живые вакцины против туляремии.
Д. Брюс (Англия), П. Ф. Здродовский, Г. П. Руднев (СССР) и другие исследователи заложили основы учения о бруцеллезе и разработали меры профилактики. Была получена бруцеллезная вакцина.
В 1914—1915 гг. Р. Инада и Ю. Идо (Япония) и одновременно П. Уленгутом и В. Фромме (Германия) был открыт возбудитель иктеро-геморрагического лептоспироза. X. Ногучи (1917—1918, Япония) создал учение о лептоспирозах. В 1928 г. B. А. Башенин (СССР) описал неизвестное до этого лептоспирозное заболевание под названием «водная лихорадка». В 1928 г.
С. И. Тарасов и Г. В. Эпштейн открыли возбудителя водной лихорадки.
Особую главу микробиологии составило учение о риккетсиозах. В 1909 г. X. Риккетс (США) открыл возбудителя пятнистой лихорадки Скалистых гор, получившего по его имени название риккетсии. Французский микробиолог и эпидемиолог III. Ннколль (1866—1936) с сотр. воспроизвел экспериментальный тиф на обезьянах (1909) и заложил основы рациональной борьбы с сыпным тифом. В 1913 г. чешский паразитолог С. Провацек (1875—1915) обнаружил в кишечнике платяных вшей возбудителя сыпного тифа, впоследствии названного риккетсией Провацека. Э. да Роша-Лима (Бразилия) выделил риккетсии в самостоятельную группу, заложил основы учения о риккетсиозах, что позволило окончательно решить вопрос об этиологии сыпного тифа (1916).
Широкое признание получили исследования П. Ф. Здродовского по морфологии и систематике риккетсий и риккетсиозов. А. Я. Алымов обнаружил (1936) в Крыму марсельскую лихорадку и тем положил начало изучению клещевых риккетсиозов в СССР. М. К. Яцимирская-Кронтовская и другие установили возбудителя (1938) и изучили эпидемиологию среднеазиатского клещевого сыпного тифа. Большую роль сыграли классические исследования Л. В. Громашевского по эпидемиологии сыпного тифа. Разработанные советскими эпидемиологами мероприятия позволили ликвидировать заболеваемость паразитарными тифами.
На рубеже 20 века были совершены открытия, способствовавшие успехам в изучении малярии и борьбе с ней. В 1895—1897 гг. английский врач Р. Росс открыл в Индии переносчика малярийных паразитов. В дальнейшем (1910) он сформулировал принципы эпидемиологической борьбы с малярией. Итальянский ученый Б. Грасси (1901 —1903) детально описал развитие малярийных паразитов в организме самок комаров. Советские ученые Е. И. Марциновский, Л. М. Исаев, Н. Е. Кушев, Н. И. Холукин, Н. И. Латышев, В. Н. Беклемишев, Г. М. Маруашвили, П. Г. Сергиев и другие внесли значительный вклад в дело ликвидации малярии в СССР. Осуществление общегосударственной плановой системы противомалярийных мероприятий привело в 1960 г. к ликвидации очагов малярии почти на всей территории СССР. К 1964 г. малярия в СССР ликвидирована; встречаются лишь единичные случаи.
Большие результаты достигнуты в СССР в борьбе с гельминтозами человека и животных, возглавлявшейся на протяжении десятков лет К. И. Скрябиным — создателем учения о дегельминтации и девастации; в основе учения лежит принцип активной борьбы за полную ликвидацию очервления животных, внешней среды и населения. Ликвидация ришты (дракункулеза) в среднеазиатских очагах этого заболевания в 1931 г. под руководством Л. М. Исаева (1886—1964) иллюстрирует возможность девастации и при других гельминтозах.
Развитие вирусологии ознаменовалось выяснением вирусной этиологии полиомиелита (К. Ландштейнер, 1909, Австрия), гриппа (К. Эндрюс, П. Лейдло, У. Смит, 1933, Англия) и др. В США были разработаны вакцины против желтой лихорадки (М. Тейлор, 1936), полиомиелита (Д. Солк, 1952—1954; А. Сейбин, 1954—1956) и др. Большим достижением явилось усовершенствование методов культивирования вирусов на тканях человека и обезьян (Д. Эндерс, Ф. Роббинс и Т. Уэллер, 1948—1952, США).
Особую главу вирусологии составила проблема энцефалитов. Была выяснена вирусная этиология комариных энцефалитов: японского (Р. Канеко, 1933—1935), австралийского (1951—1955). В СССР Л. А. Зильбер, Е. Н. Левкович, М. П. Чумаков, В. Д. Соловьев, Е. Н. Павловский, А. А. Смородинцев и другие в 1937 г. открыли ранее неизвестное науке заболевание — клещевой весенне-летний энцефалит, обнаружили вирус, перенос его клещами, всесторонне изучили эпидемиологию и клинику этого заболевания. В 1938—1939 гг. П. Г. Сергиев, И. И. Рогозин, А. А. Смородинцев, А. К. Шубладзе, П. А. Петрищева и другие установили наличие на Дальнем Востоке осеннего, или японского, вирусного энцефалита, обнаружили его переносчиков и разработали мероприятия по борьбе с этим заболеванием.
Установлена вирусная этиология дальневосточного геморрагического нефрозонефрита, геморрагических лихорадок и разработаны соответствующие вакцины (А. А. Смородинцев, М. П. Чумаков). Выяснены типы гриппозных вирусов (А. А. Смородинцев, В. М. Жданов, В. Д. Соловьев и др.). Под руководством Н. Ф. Гамалеи и М. А. Морозова усовершенствована противооспенная вакцина и проведены мероприятия, позволившие ликвидировать к 1936 г. оспу. А. А. Смородинцев и М. П. Чумаков осуществили в СССР научную разработку, организацию массового производства и внедрение в практику живой противополиомиелитной вакцины, что привело к резкому снижению заболеваемости и смертности от полиомиелита.
Проблемы экспериментальной медицинской микробиологии, морфологии, систематики, экологии, физиологии, биохимии, эволюции, генетики и изменчивости микроорганизмов разрабатывались Н. Ф. Гамалеей, С. Н. Муромцевым, Г. П. Калиной, В. Л. Рыжковым, В. Д. Тимаковым, Н. Н. Жуковым-Вережниковым, В. М. Ждановым, Г. Ф. Гаузе, В. Л. Троицким, А. А. Имшенецким и др. После открытия Л. А. Зильбером явлений индуцированной наследственной изменчивости (1922) была показана зависимость изменений наследственных свойств микробов от изменения их условий жизни и процессов обмена веществ. Это открыло новые большие перспективы борьбы с инфекционными заболеваниями.