進入20世紀之前，科學家已經掌握了不少關於病毒的重要知識，他們知道病毒具有傳染性，體型小到不可思議，也知道一些病毒會導致特定的疾病，如煙草花葉病和狂犬病等。但病毒學作為一門年輕的科學，視野畢竟還相當狹窄。它那時更多只是聚焦在那些給人們帶來最多麻煩的病毒種類上，比如哪些病毒會讓人得病，哪些危害農作物和牲畜的健康。那時的病毒學家，也基本上不會把他們的視野擴展到與人類生活相關的小小領域之外。轉機發生在第一次世界大戰期間。有兩位醫生各自獨立地將探尋的目光向外又延伸了一點點，看到了一個更大的病毒世界。
1915年，在非常偶然的情況下，英國醫生弗雷德里克·特沃特踏入了這個全新的世界。他當時只是想找到一種更簡單的方法來生產天花疫苗（smallpox vae）。20世紀早期，常規的天花疫苗里都含有一種天花病毒的近親，就是更為溫和的牛痘（vaia）。麻煩的是，牛痘病毒只能從宿主獲得，也就是說只能從免疫過的人或者牛體內分離出來。特沃特想看看能不能通過感染實驗室培養皿里的細胞，用更快的方式生產牛痘病毒。
他的實驗以失敗告終，因為細菌污染了培養皿，細胞全軍覆沒。特沃特當然很崩潰，但他並沒有因此而忽視一個奇怪的現象。特沃特注意到，培養皿里出現了一些亮亮的斑點。他把培養皿放到顯微鏡下，發現亮斑里全是死去的細菌。他從亮斑里取下一點，接種到其他培養皿的同種菌落上。幾個小時之後，這些新的培養皿里也出現了亮亮的小斑點，同樣是死細菌構成的。作為對照，他從小斑點裡也取了一點，接種到其他種類的細菌上，就不會觀察到亮斑出現。
對於這些結果，特沃特能想到三種解釋。第一，他所觀察到的，可能只是細菌生命周期中的一個奇怪特性。還有一種可能是，這些細菌合成了一些酶，把它們自己給殺死了。第三種解釋最離奇，可能特沃特發現了一種能殺死細菌的病毒。
特沃特發表了他的發現，在文章里列出這三種可能性，但沒做更多解釋。「病毒入侵細菌」的想法太激進了，顯然沒能「入侵」到他的觀念中。事情直到兩年後才有了翻盤，加拿大裔醫生費利克斯·德雷勒（Félix d''Herelle）獨立觀察到了相同的現象，而這一次，當事人對新想法可是毫不抗拒。
1917年，德雷勒在部隊當醫生，照顧那些因痢疾垂死掙扎的法國士兵。痢疾的病因是痢疾桿菌，如今我們用抗生素來對付它們，但抗生素直到第一次世界大戰之後幾十年才被發現。為了更好地了解他的「敵人」，德雷勒醫生仔細檢查了生病士兵的糞便。
研究的一個步驟是用極細的濾網過濾糞便，致病的痢疾桿菌和其他細菌無法通過濾網，這樣，德雷勒醫生就得到了一些澄清透明的液體，裡面不含有細菌。他把這些液體和新鮮的痢疾桿菌樣品混合在一起，鋪在培養皿上。痢疾桿菌開始生長，但不到幾個小時，德雷勒醫生就發現了一個奇怪的現象：菌落上出現了一些透明的小斑點。德雷勒醫生從這些斑點上取樣，接種到新的痢疾桿菌上，培養皿上再次出現新的亮斑。德雷勒醫生得出結論，這些透明的小斑點就是病毒剿滅細菌的戰場，裡面屍橫遍野，全都是已經變透明的細菌屍體。
德雷勒醫生相信這個發現意義重大，這些病毒理應有自己的名字，於是給它們起名叫「噬菌體」（bacteriophage，簡寫為phage）。
但病毒感染細菌的想法聽起來實在是太奇怪了，很多科學家都不能接受。1919年諾貝爾獎獲得者、法國免疫學家朱爾·博爾代（Jules Bordet）也嘗試過尋找噬菌體。博爾代在自己的實驗中沒有用痢疾桿菌，而是使用了一種對人無害的大腸桿菌菌株。他把含有大腸桿菌的培養液倒到極細的濾網上，然後把濾過液和事先準備的另一些大腸桿菌混合在一起。像在德雷勒醫生的實驗里一樣，新的大腸桿菌死了。接下來，他想看看如果把濾過的液體和原來的這一批大腸桿菌混合起來會發生什麼。意想不到的事情發生了：這些大腸桿菌已經對濾過液里的「殺手」免疫。這樣的結果，讓博爾代轉而公開極力反對德雷勒醫生。
博爾代認為，大腸桿菌沒死，說明濾過液里並沒有什麼噬菌體，而是前一批大腸桿菌分泌了某種蛋白質，把其他的菌株毒死了，而這些蛋白質對它們自己則沒有毒性。
德雷勒立馬給予反擊，博爾代再回應回去，二人之間的激烈論戰持續了好多年，直到20世紀40年代才塵埃落定——科學家終於親眼看到了病毒，德雷勒是對的。這一切得益於電子顯微鏡的發明，它能幫助人們觀察到極微小的病毒。科學家把能殺死細菌的液體和大腸桿菌混在一起，放在電鏡下觀察——病毒圍剿細菌的場景，鮮活地呈現在他們眼前。
噬菌體有著小盒子一樣的外殼，裡面包裹著盤繞在一起的基因組，整個小盒子下面長著幾條蜘蛛腿一樣的爪。噬菌體落在大腸桿菌表面的場景，看上去就像登月探測器著陸在月球上一樣。接著，噬菌體會在大腸桿菌表面鑽個洞，把自己的DNA噴射到大腸桿菌的細胞里。
科學家對噬菌體的了解日漸深入，他們逐漸意識到，德雷勒醫生和博爾代當年所爭論的完全不是一碼事。噬菌體並不只有一種，而不同種噬菌體和它們對應宿主之間的關係也不盡相同。德雷勒醫生觀察到的是一種比較兇狠的類型，科學家管它們叫「溶菌性噬菌體」，處於這種狀態的噬菌體在增殖的過程中就會殺死宿主。博爾代實驗中用到的則是一種比較友善的類型，也叫溫和性噬菌體。溫和性噬菌體對待細菌，更像HPV對待我們人類的皮膚細胞——它們感染了宿主，但宿主並不會爆開並釋放新的噬菌體，相反，這些噬菌體的基因組會整合到宿主自己的基因組裡，然後宿主就像什麼也沒發生一樣，照常生長和分裂，這時候，宿主和噬菌體彷彿合二為一了。
然而溫和性噬菌體的DNA有時也會覺醒，把宿主細胞徵用為自己的複製工廠，製作出更多噬菌體，然後像溶菌性噬菌體一樣爆裂而出，去感染更多細胞。無論如何，在溫和性噬菌體整合到細菌里之後，其他噬菌體就沒法再入侵同一個細菌了，細菌就像免疫了一樣。這就解釋了為什麼博爾代用噬菌體沒能殺死最初的那些細菌，因為溫和性噬菌體已搶先入駐了細菌，從而保護它們免受更多入侵。
但還沒等這兩個人的爭論得出結論，德雷勒醫生已經開始用噬菌體給病人治病了。一戰期間，他觀察到當士兵從痢疾或其他疾病中康復之後，他們糞便中噬菌體的量都會增加。德雷勒醫生覺得，一定是噬菌體殺死了細菌。那麼如果他給病人體內注入更多噬菌體，病人不就能更快康復了嗎？
在檢驗這個假說之前，德雷勒醫生需要先確定噬菌體對人體是安全的。他親自吞下一些噬菌體，想看看噬菌體會不會讓自己得病，結果發現人體成功消化了噬菌體，他寫下：「沒有出現任何不適。」接著，德雷勒醫生把噬菌體注射到皮下，同樣沒有致病。他確信噬菌體是安全的，於是開始給病人使用噬菌體。據他報告，噬菌體幫助人們治好了痢疾和霍亂。後來，四名乘客在一艘行駛到蘇伊士運河的法國遊船上感染了腺鼠疫（黑死病），德雷勒醫生用噬菌體給他們治療，竟然讓他們全部康復。
德雷勒醫生的噬菌體療法讓他名聲大噪，美國作家辛克萊·劉易斯（Sinclair Lewis）以他的驚人發現為原型，寫成了1925年的暢銷小說《阿羅史密斯》（），這部著作在1931年又被好萊塢搬上了銀幕。同時，德雷勒醫生研製的噬菌體藥物開賣了，銷售這種新葯的公司就是我們現在熟知的歐萊雅。當時的人們用德雷勒醫生的噬菌體治療皮膚損傷和腸道感染。
可好景不長，公眾對噬菌體的狂熱到20世紀40年代就已歸於冷卻。把活病毒當成藥物的做法，還是讓不少醫生精神緊張；而且20世紀30年代發現了抗生素，抗生素畢竟不是活的生物，而是真菌或細菌合成的化學物質或蛋白質，因此醫生們對抗生素的反應積極得多。抗生素也不負眾望，它們通常能在數天內清除感染，效果驚人。製藥公司蜂擁而上，大量生產抗生素，德雷勒醫生的噬菌體療法被打入冷宮。既然抗生素這麼成功，為什麼還要費勁去研究什麼噬菌體療法呢。
1949年德雷勒醫生離世，但他的夢想沒有隨之消散。20世紀20年代，德雷勒醫生曾造訪蘇聯並會見了一些科學家，這些科學家希望組建一個研究機構以專門研究噬菌體療法。1923年，他幫助這些科學家在如今喬治亞共和國的首都第比利斯創建了「Eliava噬菌體、微生物和病毒研究所」。在它的鼎盛時期，研究所僱用了1200名員工，專門製造噬菌體，每年的產量達到幾噸。第二次世界大戰期間，蘇聯把噬菌體粉末和用噬菌體製造的藥片運到前線，發放給感染的士兵。
1963年，Eliava研究所開展了有史