1956年，中国科学院武汉微生物研究室设立。

1961年11月，中国科学院武汉微生物研究室改名为中南微生物研究所。

1962年10月，中南微生物研究所改名为武汉微生物研究所。

1966年，中国科学院的地方分院撤消后归属湖北省领导。

1970年，改名为湖北微生物研究所。

1978年，科技大会前回归中国科学院，改名为中国科学院武汉病毒研究所。

2002年，进入中国科学院知识创新工程序列。

2003年，进行一三五规划。

2004年11月，经国家科技部批准立项建设病毒学国家重点实验室（武汉大学、中国科学院武汉病毒研究所）；实验室主管部门为国家教育部，依托单位为武汉大学和中国科学院武汉病毒研究所。

2012年1月，研究所中国病毒资源中心获得中国质量认证中心批准，获得了iso9001：2008质量管理体系认证书、iso14001：2004环境管理体系认证证书、gb/t28001-2001职业健康安全管理体系认证证书。6月，中国科学院武汉病毒研究所郑店科研园区动物实验中心投入运行。

2012年，成立武汉病毒所公共技术服务中心，由分析测试中心、bsl-3实验室、实验动物中心、放射性同位素实验室、网络信息中心组成。

2014年，开展大科学中心率先行动计划。

2015年1月，中国首个生物安全防护等级最高的实验室——中国科学院武汉国家生物安全实验室（即武汉bsl-4实验室）建成。12月，被评为湖北省文明单位。

2018年1月，武汉国家生物安全四级实验室（bsl-4实验室）通过国家验收

2016年7月，武汉病毒所举行病毒学与生物安全综合实验研究基地奠基仪式。

2022年3月28日，武汉病毒研究所与先声药业、中国科学院上海药物研究所联合开发的3cl靶点新冠治疗口服药sim0417通过特别审批程序获得国家药监局临床批件，并被纳入国务院联防联控机制科研攻关重点目录。12月16日，该项目ⅲ期临床已完成全部1208例患者入组，进度处于国内3cl靶点药物第一位，预计最快于2023年2月上市。