Hipócrates foi o primeiro a olhar para as relações entre as doenças e as influências ambientais. Ele fez a distinção entre "epidemia" e "endêmica": doenças que são "visitadas sobre" uma população (epidemia) em contraste com aquelas que "vivem dentro" de uma população (endêmica).
O médico persa Avicenna nos anos 1020, descobriu a natureza contagiosa da tuberculose e da doença sexualmente transmissível. Ele observou a distribuição de doenças através da água e do solo. Avicenna disse que a secreção corporal é contaminada por corpos terrestres estranhos sujos antes de ser infectada. Ele introduziu o método de quarentena para limitar a propagação de doenças contagiosas.
A Peste Negra (peste bubônica) chegou a Al Andalus no século XIV. Ibn Khatima pensava que as doenças infecciosas eram causadas por "corpos minúsculos" que entravam no corpo humano e causavam doenças. Outro médico andaluz-arábio, Ibn al-Khatib (1313-1374) em seu tratado Sobre a Peste declarou como as doenças infecciosas podem ser transmitidas através do contato corporal e "através do vestuário, vasos e brincos". Girolamo Fracastoro de Verona sugeriu que estas partículas muito pequenas, invisíveis, que causam doenças, estavam vivas. Elas foram capazes de se espalhar pelo ar, e se multiplicar. Elas podiam ser destruídas pelo fogo. Ele refutou a teoria do miasma de Galen (gás venenoso em pessoas doentes). Em 1543, o livro De contagione et contagiosis morbis de Fracastoro sugeriu a higiene pessoal e ambiental para prevenir doenças. O desenvolvimento de um microscópio suficientemente potente por Anton van Leeuwenhoek em 1675 forneceu evidências visuais de partículas vivas consistentes com uma teoria de germes de doenças.
Em 1662 John Graunt analisou os rolos de mortalidade em Londres antes da GrandePeste. Isto deu evidências estatísticas a favor e contra várias teorias de doenças. O Dr. John Snow investigou as causas da epidemia de cólera do século XIX. Ele notou as taxas de mortalidade significativamente mais altas em duas áreas fornecidas pela Southwark Water Company. Ele mostrou que a bomba da Broad Street foi a origem da epidemia do Soho, um exemplo clássico de epidemiologia Ele usou cloro na tentativa de limpar a água e mandou remover o cabo da bomba. Isto impediu a epidemia. Foi um evento importante na história da saúde pública, e o evento fundador da ciência da epidemiologia.
O termo "epidemiologia" foi usado pela primeira vez em 1802 pelo médico espanhol Villalba. O termo é usado agora para a descrição e causa de doenças epidêmicas, e de doenças em geral. Ele pode ser usado para muitas condições não relacionadas à saúde, tais como pressão alta e obesidade.
Em 1847, o médico húngaro Ignaz Semmelweis reduziu a mortalidade infantil em um hospital de Viena por desinfecção. Infelizmente, a desinfecção não se tornou amplamente praticada até que o cirurgião britânico Joseph Lister "descobriu" os anti-sépticos em 1865, após o trabalho de Louis Pasteur. No início do século 20, métodos matemáticos foram introduzidos na epidemiologia por Ronald Ross e outros. Em 1954 chegaram os resultados de um estudo liderado por Richard Doll. Isto deu um apoio estatístico muito forte à suspeita de que o tabagismo estava ligado ao câncer de pulmão.
