Nel 1886, Adolf Mayer descrisse per la prima volta la malattia del mosaico del tabacco che poteva essere trasferita tra le piante, simile alle infezioni batteriche.
Nel 1892, Dmitri Ivanovsky diede la prima prova concreta dell'esistenza di un agente infettivo non batterico. Sosteneva che la linfa infetta rimaneva infettiva anche dopo essere stata filtrata attraverso filtri più fini.
Nel 1898, Martinus Beijerinck replicò indipendentemente gli esperimenti di filtrazione di Ivanovsky e poi dimostrò che l'agente infettivo era in grado di riprodursi e moltiplicarsi nelle cellule ospiti della pianta di tabacco. Beijerinck coniò il termine "virus" per indicare che l'agente causale della malattia del mosaico del tabacco era di natura non batterica.
Il virus del mosaico del tabacco è stato il primo virus ad essere cristallizzato. È stato realizzato da Wendell Meredith Stanley nel 1935 che ha anche dimostrato che il TMV rimane attivo anche dopo la cristallizzazione. Per il suo lavoro, gli fu assegnato 1/3 del Premio Nobel per la Chimica nel 1946, Le prime immagini al microscopio elettronico del TMV furono fatte nel 1939.
Nel 1955, Heinz Fraenkel-Conrat e Robley Williams dimostrarono che l'RNA purificato del TMV e la sua proteina del capside (cappotto) si assemblano da soli in virus funzionali, indicando che questa è la struttura più stabile (quella con la più bassa energia libera). La cristallografa Rosalind Franklin lavorò per Stanley per circa un mese a Berkeley, e in seguito progettò e costruì un modello di TMV per l'esposizione mondiale del 1958 a Bruxelles. Nel 1958, ipotizzò che il virus fosse cavo, non solido, e ipotizzò che l'RNA del TMV fosse a singolo filamento. Questa congettura fu dimostrata corretta dopo la sua morte.
Le indagini sulla malattia del mosaico del tabacco e la successiva scoperta della sua natura virale sono state determinanti per stabilire i concetti generali della virologia.
