Virus gây nên một loạt các hiệu ứng cấu trúc và hóa sinh lên tế bào chủ,[38] được gọi là hiệu quả gây bệnh cho tế bào (cytopathic effect - CPE).[39][40] Hầu hết các trường hợp nhiễm virus đều khiến tế bào chủ bị chết, nguyên nhân là dó sự ly giải tế bào (tế bào vỡ), thay đổi màng tế bào và thay đổi chương trình chết rụng tế bào (tế bào "tự sát").[41] Thông thường tế bào chết là do protein của virus tạo ra làm rối loạn hoạt động tế bào.[42]

Một số virus không gây ra sự thay đổi đáng kể đối với tế bào bị nhiễm bệnh. Các tế bào nhiễm virus tiềm ẩn (virus không hoạt động) có rất ít biểu hiện bị nhiễm trùng và hoạt động vẫn bình thường, gây nên các triệu chứng nhiễm trùng dai dẳng.[43] Virus herpes là một ví dụ.[44][45]

Một số virus (ví dụ: virus Epstein-Barr) thường khiến tế bào tăng sinh mà không gây ra bệnh ác tính;[46] nhưng một số loại virus khác (chẳng hạn như papillomavirus) là nguyên nhân gây bệnh ung thư.[47] Khi DNA của tế bào chủ bị tổn thương khiến tế bào không thể tự sửa chữa, gây ra hiện tượng chết rụng tế bào. Một trong những kết quả của chết rụng tế bào là sự tự phá hủy DNA tổn thương. Một số virus có cơ chế hạn chế chết rụng tế bào để tế bào vật chủ không chết trước giai đoạn tổng hợp virus, ví dụ như HIV.[48]