Hippocrate a été le premier à s'intéresser aux relations entre la maladie et les influences environnementales. Il a fait la distinction entre "épidémie" et "endémie" : les maladies qui sont "transmises" à une population (épidémiques) par opposition à celles qui "vivent" au sein d'une population (endémiques).
Le médecin persan Avicenne, dans les années 1020, a découvert la nature contagieuse de la tuberculose et des maladies sexuellement transmissibles. Il a noté la distribution des maladies par l'eau et le sol. Avicenne a dit que les sécrétions corporelles sont contaminées par des corps terrestres étrangers répugnants avant d'être infectées. Il a introduit la méthode de quarantaine pour limiter la propagation des maladies contagieuses.
La peste noire (peste bubonique) a atteint Al Andalus au XIVe siècle. Ibn Khatima pensait que les maladies infectieuses étaient causées par des "corps minuscules" qui pénètrent dans le corps humain et provoquent des maladies. Un autre médecin arabo-andalou, Ibn al-Khatib (1313-1374), dans son traité sur la peste, a indiqué comment les maladies infectieuses peuvent être transmises par contact corporel et "par les vêtements, les vaisseaux et les boucles d'oreilles". Girolamo Fracastoro, de Vérone, a suggéré que ces très petites particules invisibles qui causent la maladie étaient vivantes. Elles peuvent se propager par l'air et se multiplier. Elles pouvaient être détruites par le feu. Il a réfuté la théorie des miasmes de Galen (gaz toxique chez les malades). En 1543, le livre de Fracastoro, De contagione et contagiosis morbis, suggère une hygiène personnelle et environnementale pour prévenir les maladies. La mise au point d'un microscope suffisamment puissant par Anton van Leeuwenhoek en 1675 a fourni des preuves visuelles de la présence de particules vivantes, conformément à une théorie des germes de maladie.
En 1662, John Graunt a analysé les registres de mortalité à Londres avant la Grande Peste. Cela a donné des preuves statistiques pour et contre diverses théories de la maladie. Le Dr John Snow a étudié les causes des épidémies de choléra du XIXe siècle. Il a remarqué des taux de mortalité nettement plus élevés dans deux zones approvisionnées par la Southwark Water Company. Il a montré que la pompe de Broad Street était à l'origine de l'épidémie de Soho, un exemple classique d'épidémiologie. Il a utilisé du chlore pour tenter de nettoyer l'eau et a fait enlever le manche de la pompe. Cela a permis de stopper l'épidémie. Ce fut un événement majeur dans l'histoire de la santé publique, et l'événement fondateur de la science de l'épidémiologie.
Le terme "épidémiologie" a été utilisé pour la première fois en 1802 par le médecin espagnol Villalba. Il est aujourd'hui utilisé pour décrire et expliquer les maladies épidémiques et les maladies en général. Il peut être utilisé pour de nombreux problèmes de santé non liés à une maladie, comme l'hypertension et l'obésité.
En 1847, le médecin hongrois Ignaz Semmelweis a fait baisser la mortalité infantile dans un hôpital de Vienne grâce à la désinfection. Malheureusement, la désinfection ne s'est pas généralisée avant que le chirurgien britannique Joseph Lister ne "découvre" les antiseptiques en 1865, à la suite des travaux de Louis Pasteur. Au début du XXe siècle, des méthodes mathématiques ont été introduites dans l'épidémiologie par Ronald Ross et d'autres. En 1954, les résultats d'une étude menée par Richard Doll ont été publiés. Celle-ci a donné un très fort appui statistique au soupçon que le tabagisme était lié au cancer du poumon.
