El campo de la salud pública fue transformado con la introducción de la vacunación, término proveniente de la palabra latina «vacca» que significa vaca, para proteger a la gente de las enfermedades infecciosas. Era bien conocido que la exposición a las enfermedades infecciosas y la supervivencia a las mismas conferían una cierta inmunidad natural contra epidemias subsiguientes. Entre los pioneros en el uso de las vacunas estaban comprendidos Edward Jenner, Louis Pasteur y Gaston Ramon, y su trabajo aseguró que muchas de las enfermedades más mortíferas del mundo finalmente se pudieran controlar.

El sistema inmunitario es el mecanismo defensivo del cuerpo contra las enfermedades virales y bacterianas. Este reconocerá las características únicas de una enfermedad, llamadas antígenos. En respuesta, produce anticuerpos para atacar al agente infeccioso y envía células T para aniquilar la infección. El sistema inmunitario también recuerda las infecciones previas para proteger contra futuras infecciones. Las vacunas ayudan a entrenar al sistema inmunitario para que reaccione efectivamente a una infección y, así, disminuir la gravedad de la enfermedad. Estas nuevas protecciones contra enfermedades letales redujeron grandemente las tasas de mortalidad infantil, extendieron la expectativa de vida y contribuyeron a la erradicación de la viruela (el primer intento exitoso de librar a la humanidad de una enfermedad infecciosa letal que antes cobraba casi el 30% de las personas infectadas).

Los primeros intentos conocidos de vacunación surgieron en China, probablemente desarrollados por un monje budista alrededor del año 1000 después de Cristo Al extenderse en dirección oeste, hacia el Imperio otomano, los primeros reportes en el siglo XVI, describen intentos dirigidos contra la viruela, la cual mataba a la mitad de los que se infectaban. En aquellos procedimientos primigenios, las costras de viruela tomadas de un paciente se secaban y trituraban hasta obtener un polvo, el cual se soplpaba en las fosas nasales de otra persona o se aplicaba en arañazos hechos en la piel. Esto se conocía como inoculación o variolización. También hubo intentos en África y la India.

En marzo de 1718, mientras residía en Constantinopla, Lady Mary Wortley Montagu (1689-1762), quien estaba casada con el embajador inglés ante el Imperio otomano, Edward Wortley Montagu, gestionó que tanto su hijo como su hija fuesen inoculados contra la viruela. Esta práctica usaba material del virus vivo de la viruela y era empleada corrientemente como medicina popular. El hermano de Lady Mary había fallecido de viruela y ella misma sobrevivió a la enfermedad, aunque le dejó cicatrices severas. Ninguno de sus hijos contrajo la viruela luego de la inoculación.

Las evidencias favorables a la inoculación, cada vez más numerosas, demostraron que, bajo la supervisión de un médico, una persona estaría mejor siendo inoculada que al contraer la enfermedad de forma natural. Para 1721, la práctica de la inoculación se había expandido a Europa, pero los primeros intentos no sólo causaron brotes adicionales, sino que resultaron en tasas de mortalidad entre 2 y 3 % entre quienes fueron inoculados. No obstante, cuando se introducía en niños en cantidades menores, estos experimentaban casos más leves que solo conducían a la muerte en raras ocasiones. Generalmente, los niños se recuperaban con mayor rapidez y lograban la inmunidad a la enfermedad de por vida.

Del otro lado del Atlántico, se hicieron intentos similares para inocular a la población contra una epidemia de viruela. Cotton Mather (1663-1728) logró inocular a su hijo y a dos esclavos de su propiedad durante un brote en abril de 1721. Los intentos de Mather por promover la inoculación entre los médicos más destacados de Boston fueron recibidos con menosprecio, excepto por Zabdiel Boylston (1676-1766), quien no sólo inoculó a su propio hijo sino también a un esclavo y al hijo de éste. Después de unas pocas semanas de un brote leve de la enfermedad, Boylston inoculó a su hijo mayor y a otros siete bostonianos. A pesar de sus éxitos, la práctica de Boylston todavía fue recibida con desprecio y burla ya que algunos de los pacientes inoculados fallecieron mientras que otros transmitieron la enfermedad a los no afectados. Surgieron objeciones religiosas, afirmando que la viruela era un castigo justo de Dios por la pecaminosidad de la gente. La inoculación también era adversada como no científica y, en vez, catalogada como un remedio popular. No obstante, la oposición disminuyó lentamente a medida que los números comenzaron a demostrar una menor tasa de mortalidad entre los inoculados en comparación con los no inoculados. Aunque los médicos todavía no podían probar científicamente por qué la inoculación funcionaba, lo hacía. Los números positivos convencieron a George Washington, en los primeros años de la Revolución de las Trece Colonias, de exigir la inoculación contra la viruela a todas sus tropas.

Un médico inglés, Edward Jenner (1749-1823), creía que el infectarse con la viruela bovina (una enfermedad transmitida por el ganado) brindaba protección contra la viruela. Jenner observó que las ordenñadoras que contraían la viruela bovina por ordeñar vacas no contraían la viruela. El 14 de mayo de 1796, Jenner ejecutó el primer intento de inoculación, realizado en James Phipps (1788-1853) de 8 años de edad, mediante el uso de pus de viruela bovina. James contrajo viruela bovina pero se recuperó rápidamente. Jenner repitió el experimento una segunda vez, pero esta vez con material de la viruela. James permaneció sin ser afectado por la viruela incluso meses después de la vacunación. Las inoculaciones posteriores a otras personas demostraron la teoría de Jenner.

La rabia asolaba Europa. Los animales rabiosos del bosque mordían a los perros y al ganado. Luego, los perros infectados mordían a los humanos, o bien la gente consumía carne del ganado infectado. En 1885, Louis Pasteur (1822-1895), un biólogo francés, después de especular que los humanos contraían la rabia por las mordeduras de perro, inoculó a un hombre joven mordido por un perro rabioso. Pasteur inyectó al joven con una forma debilitada o atenuada del virus de la rabia, lo cual evitó que el muchacho desarrollase la enfermedad.

A finales del siglo XIX, los científicos descubrieron los anticuerpos, cruciales para el sistema inmunitario del cuerpo, los cuales se adhieren a los virus, haciéndolos inactivos. Estos empeños marcaron el inicio de la era de las antitoxinas, producidas en cantidades suficientes para suministrar a la gente alguna protección mientras sus propios organismos producían suficientes niveles de anticuerpos. Inicialmente, la producción de antitoxinas se lograba al infectar a los grandes mamíferos con el virus, lo que causaba que los animales produjesen grandes cantidades de anticuerpos que los científicos cosechaban y purificaban para inyectárselos a la gente que mostraba signos de una enfermedad similar. Debido a que este método no siempre era seguro, los Estados Unidos crearon la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) para regular la fabricación de medicinas y minimizar el daño a los pacientes.

El desarrollo del microscopio electrónico en la década de 1930 permitió a los doctores y científicos observar los virus específicos que afligían a la gente. Se dio fin al método de «esperar y ver», mediante el cual se observaba a la gente o animales de laboratorio infectados para ver el desarrollo de la enfermedad. Ahora las vacunas podían producirse mucho más rápido.

Todos estos desarrollos en conocimiento y tecnologías ampliaron el entendimiento y la eficacia de las vacunas más allá de la protección contra la viruela, lo que finalmente condujo a la adopción global de vacunas contra una gran variedad de virus infecciosos y letales:

Para finales de la década de 1940, la producción de vacunas era suficiente para intentar la erradicación de enfermedades a escala mundial. El más famoso de los esfuerzos fue la batalla contra la viruela, iniciada en 1967, la cual afectaba en torno a 10-15 millones de personas, de las cuales fallecía el 30%. Finalmente, la Organización Mundial de la Salud declaró erradicada a la viruela en 1980, la única enfermedad infecciosa que se ha eliminado de la población humana hasta la fecha.

Un aspecto neurálgico para los esfuerzos en vacunación ha sido el objetivo de desarrollar la «inmunidad de rebaño» o «inmunidad colectiva». Si se vacuna una proporción suficientemente grande de la población contra un virus en particular, la inmunidad de rebaño reduce la propagación y brinda protección a los individuos que no se pueden vacunar debido a condiciones médicas subyacentes o a quienes no todavía no se han vacunado. Un beneficio importante de la inmunidad de rebaño efectiva es la incapacidad del virus para replicarse, con lo que al final desaparece, poniendo efectivamente fin a la amenaza de enfermedad y muerte entre la población afectada.

No todas las iniciativas han sido tan exitosas como la campaña contra la viruela. En las naciones en desarrollo muchos niños permanecen sin vacunarse. El problema mas notorio no es la falta de vacunas; en muchos casos, los países más pobres no pueden adquirir las dosis que se necesitarían. La Fundación Bill y Melinda, junto a otras entidades internacionales, creó la Alianza Global para las Vacunas y la Inmunización en el año 2000 para motivar a los fabricantes a bajar los precios de los medicamentos. Estos tipos de esfuerzo han tenido éxito en disminuir las tasas de mortalidad, pero, todavía se quedan cortos para conseguir la erradicación completa.

Desde sus inicios, los esfuerzos de vacunación han generado controversia. El 28 de febrero de 1998, la revista médica británica The Lancet publicó un artículo, del que Andrew Wakefield era coautor, en el que se aseveraba que existía una relación entre la vacuna contra la rubéola, las paperas y el sarampión y el autismo. Posteriormente, se realizó un esfuerzo a nivel mundial para validar los hallazgos de Wakefield pero, la replicación fue infructuosa. Luego se descubrió que Wakefield había manipulado los datos del estudio, y The Lancet retiró el artículo en 2010. La licencia médica de Wakefield fue revocada mientras era sometido al escarnio público y al repudio profesional.

No obstante, las preocupaciones sobre las vacunas persistieron debido a cierta publicidad negativa, lo cual continúa en la actualidad. La oposición religiosa y los conflictos tribales obstaculizaron los esfuerzos contra la poliomielitis en Nigeria, Pakistán y Afganistán, algunas veces amenazando la seguridad y el bienestar de los vacunadores. En los Estados Unidos, algunos estados han permitido exenciones a la vacunación por motivos religiosos, médicos o personales, lo que algunas veces resulta en pequeños brotes de enfermedades previamente declaradas como erradicadas, tal como el brote de sarampión de 2024.

La vacunación contra virus letales se convirtió en una piedra angular de las medidas modernas de salud pública para salvar la vida de las personas y reducir el impacto de las enfermedades sobre la población. Muchas de las medidas de salud pública, especialmente las vacunaciones, se hicieron obligatorias en muchas naciones. Las vacunas evitan la muerte de 3 millones de niños por año, aunque 2 millones de niños mueren por causas que podrían haberse prevenido con vacunas. Adicionalmente, los programas de vacunación contribuyen a reducir los costos en salud, incrementan la productividad al reducir el número de días que los trabajadores están de reposo médico y amplían la inmunidad de rebaño a la comunidad en general, incluida la gente que no puede recibir una vacuna debido a alergias o por condiciones de salud subyacentes. El futuro de las vacunas parece brillante a pesar de cierto nivel de oposición. La ciencia médica ya está ofreciendo vacunas administradas sin necesidad de jeringas, por medio de parches o aerosoles nasales, mejorando la comodidad y la accesibilidad. La investigación sobre vacunas universales que puedan combatir a virus de múltiples cepas, tales como los de la gripe, está muy avanzada. Por último, en el ámbito de las enfermedades emergentes, actualmente se usan nuevos tipos de vacunas, como las vacunas de ARNm y las desarrolladas con IA, para hacer frente mejor a los retos actuales y futuros.