由于疫苗的发明，人类有了抵御疾病的强大武器，许多曾经令人谈之色变的疾病被彻底根除了。不管针对疫苗的话题引起如何的评说和争议，疫苗拯救了数十亿人的生命，并使人类的平均寿命延长数十年都是一个不争的事实。
天花这种历史悠久、波及范围广、传染性极强、死亡率很高的疾病，在1977年以后就绝迹了。1980年5月，世界卫生组织正式宣布，天花已在全世界范围内被彻底根除了。这一切得益于以英国人爱德华·詹纳为代表的科学家们所取得的发现，即得过牛痘的人对天花免疫。1796年，詹纳为患者注射牛痘疫苗，并称其为“vaccine”，这也是“疫苗”一词最早的来源。
詹纳虽然发明了疫苗，但当时人们还不清楚疾病和微生物的关系，直到法国人巴斯德开辟了微生物生理学研究领域。在巴斯德的诸多贡献中，最突出的就是1889年发明了狂犬病疫苗，并发展了对人进行预防性接种的技术。他提议使用“vaccination”（意为接种疫苗）这个词指代所有类型的预防性接种，而不单指接种牛痘疫苗。
德国人罗伯特·科赫是病原细菌学的奠基人，因发现结核杆菌并证明其病原性而获得1905年诺贝尔生理学或医学奖。在他的理论指导下，人们发现了多种病原菌，如他的研究助手日本人北里柴三郎分离出了破伤风杆菌。
1890年，科赫的另一名研究助手贝林和北里有一项重要发现：给动物注射少量破伤风杆菌可令其血液中产生一种抗毒素，中和体内的破伤风杆菌毒性；从这些动物身上提取含有抗毒素的血清注射给其他动物，可增强它们对破伤风的免疫力。这就是后来使用的破伤风疫苗的作用原理。
贝林还把他提出的“抗毒素被动免疫”的理论用于对抗白喉，并成功治愈了白喉病人。后来人们又把经过处理的类毒素作为预防制剂，在20世纪20年代后期推广使用。贝林因为开创白喉的血清疗法而获得于1901年首次颁发的诺贝尔生理学或医学奖。科赫的另一名助手德国人保罗·埃尔利希则因为化学疗法而分享1908年诺贝尔生理学或医学奖。
用于预防结核病的疫苗又称卡介苗，它是法国人卡默德和介兰于1921年研制成功的。他们把毒性强的牛型结核杆菌一代代地培养下来，使其毒性降低，丧失致病能力，但仍有足够高的免疫原性，以进行预防性接种。虽然免疫只可维持几年，但对儿童的健康成长很有好处。
20世纪40年代，美国人约翰·富兰克林·恩德斯和助手们利用组织细胞培养技术成功培养脊髓灰质炎病毒，使研究者可以在试管里培养和观察该病毒，而不是在猴子的脑子或脊髓里。他们因此而获得1954年诺贝尔生理学或医学奖。乔纳斯·沙尔克于1953年成功研制出第一种有效的脊髓灰质炎疫苗，它是灭活的，需注射接种。后来，阿尔伯特·沙宾又研发出口服的由减毒性活病毒所制成的疫苗。
人类根除小儿麻痹症的机会近在眼前，可是由于个别地区免疫接种工作受到干扰，病毒死灰复燃的情况又有发生。
恩德斯被称为“现代疫苗之父”不是没有原因的，利用组织细胞培养技术可以培养各种病毒，供病毒学家们研制针对病毒的各种疫苗。1954年，恩德斯团队又成功提取了麻疹病毒，开始研制麻疹疫苗。1961年，麻疹疫苗宣告试验成功。不久前的一项新研究显示，接种麻疹疫苗不仅能保护孩子们免于感染麻疹病毒，还能在一定时期内降低其他传染病的感染风险。
黄热病是第一个被证实由蚊子传播的病毒所引起的急性传染病，虽然传播范围受地域限制，但在历史上曾给一些地区带来毁灭性的疫情。起初人们在猴子身上试验疫苗，进展不大。南非病毒学家马克斯·泰雷尔发现，小白鼠也可被黄热病感染，这使得疫苗的研究变得更加容易。1937年，致命的毒株终于演变成为安全无害的黄热病疫苗，从而终结了黄热病作为主要传染病的历史，泰雷尔也因此而获得1951年的诺贝尔生理学或医学奖。
1963年，美国人巴鲁克·布隆伯格首次在澳大利亚土著人的血液中发现抗原性物质——澳大利亚抗原，随后明确了这种抗原与乙型肝炎有关，他因此而分享了1976年诺贝尔生理学或医学奖。乙肝病毒表面抗原的发现，使得乙肝疫苗的研制成为可能。在美国人索尔·克鲁格曼、希勒曼等人的努力下，乙肝疫苗于1981年获得使用许可，但这种疫苗是用人的血液制备的。
利用基因重组技术生产的疫苗于1986年上市，更加安全可靠并一直沿用至今。由于能减少肝癌的发病率，乙肝疫苗也是第一个癌症疫苗。