Một ngành chính của virus học là phân loại virus. Virus có thể được phân loại theo các tế bào chủ mà chúng lây nhiễm: virus động vật, virus thực vật, virus nấm bệnh và bacteriophages (virus lây nhiễm vi khuẩn, trong đó bao gồm các virus phức tạp nhất). Một phân loại khác sử dụng hình dạng hình học của capsid của chúng (thường là một helix hoặc một icosahedron) hoặc cấu trúc của virut (ví dụ như sự có hoặc không có bìa lipid). Các virus có kích thước từ khoảng 30 nm đến khoảng 450 nm, có nghĩa là hầu hết chúng không thể nhìn thấy bằng kính hiển vi quang học. Hình dạng và cấu trúc của virut đã được nghiên cứu bằng kính hiển vi điện tử, quang phổ NMR, và tinh thể học tia X.

Hệ thống phân loại hữu ích nhất và được sử dụng rộng rãi nhất phân biệt virus theo loại axit nucleic mà chúng sử dụng làm vật chất di truyền và phương pháp nhân bản virus mà chúng sử dụng để gắn các tế bào chủ để tạo ra nhiều virus hơn:

• Virus DNA (được chia thành các virus DNA kép và virus DNA đơn sợi).
• Virus RNA.
• Virus phiên mã ngược.

Báo cáo mới nhất của Uỷ ban Quốc tế về Phân loại Virus (2018) có virus được chia thành 9 bộ, 124 họ, 736 chi và khoảng 4404 loài, 4772 loại.[3][4]

Các nhà nghiên cứu virus học cũng nghiên cứu các vi hạt nhỏ hơn và đơn giản hơn các loại virus như: satellites,viroid và thể đạm độc.

Đơn vị phân loại trong virus học không nhất thiết phải là đơn ngành, vì mối quan hệ tiến hóa của các nhóm virus khác nhau vẫn chưa rõ ràng. Có ba giả thuyết về nguồn gốc của chúng:

1. Virus xuất phát từ vật chất không sống, tách biệt song song với các tế bào, có lẽ dưới dạng các ribozyme RNA tự sao chép giống như viroids.
2. Virus phát sinh do sự giảm hệ gen từ trước đó và đã trở thành ký sinh trùng cho các tế bào chủ và sau đó bị mất hầu hết các chức năng của chúng; các ví dụ về các sinh vật ký sinh nhỏ bé như mycoplasma và nanoarchaea.
3. Virus phát sinh từ các yếu tố di truyền di động của tế bào (như transposons, retrotransposons hoặc plasmid) trong capsid protein, có được khả năng thoát ra khỏi tế bào chủ và lây nhiễm sang các tế bào khác.

Sự tiến hóa của virus, thường xảy ra khi hòa hợp với sự tiến hóa của vật chủ, được nghiên cứu trong lĩnh vực tiến hóa của virus.

Trong khi virus tái tạo và tiến triển, chúng không tham gia vào sự trao đổi chất, không di chuyển, và phụ thuộc vào một tế bào chủ để sinh sản. Câu hỏi thường được tranh luận về việc chúng có còn sống hay không là một vấn đề định nghĩa không ảnh hưởng đến thực tế sinh học của virus.