疫苗的概念是18世紀末Jenner發現事先接種牛痘能夠阻止天花發生之后被首先提出來的，但在其后的100多年間卻沒有新的疫苗出現。19世紀末，法國微生物學家巴斯德發現將在人工培養基上培養傳代后的雞霍亂弧菌注射小雞后不能使小雞致病，并且再用野生的霍亂弧菌攻擊這些已被注射過的小雞，他們也不會發生霍亂。1881年，巴斯德據此將炭疽桿菌在42~43℃的環境下培養2周后，制成人工減毒炭疽活疫苗，隨后進行的動物實驗結果表明炭疽疫苗對動物具有保護作用。這一劃時代的研究結果標志著細菌疫苗的問世，奠定了疫苗學的基礎。
19世紀末至20世紀初，細菌疫苗是疫苗學的主要研究領域。除巴斯德外，這一時期內還涌現出Emil、Kolle、Calmette、Guerin等一大批疫苗學先驅。Emil將白喉外毒素給動物免疫，收集動物血清，發現其中存在一種能中和白喉外毒素的物質，稱為抗毒素。后來，他又將白喉桿菌外毒素和破傷風桿菌外毒素經甲醛處理脫毒成為類毒素，以類毒素作為疫苗預防接種得到了滿意的效果。這是免疫治療的開始，為此他獲得了1901年的第一個諾貝爾醫學獎。
Kolle于1896年將霍亂弧菌加熱滅活，制備成滅活疫苗。1902年，此疫苗在日本霍亂流行區大規模使用，取得了很好的保護效果。Calmette將一株牛型結核桿菌在甘油膽汁馬鈴薯培養基連續培養13年傳代213代，于1921年獲得減毒的卡介苗（BCG）。Pereira等研究發現給學齡期兒童接種BCG能顯著減少結核分支桿菌感染。除了上述疫苗外，百日咳桿菌、傷寒桿菌、鼠疫耶爾森菌等細菌疫苗也于這一時期成功制備。