Rudolf Virchow'un en iyi bilinen başarısı, hücrelerin "her bir hücre onun gibi mevcut bir başka hücreden kaynaklandığı" olarak tanımlanan hücrelerin bölünmesinden yaratıldığı teorisidir. Hücresel teori, patoloji ve sosyal tıpla ilgili birçok şeyi keşfetti. Ayrıca lösemiyi tanıyan ve tanımlayan ilk kişi oydu.
1855'teki gözlemiyle, bütün organizma yerine sadece belirli hücrelerin veya hücre gruplarının hastalandığını belirten Virchow, hücresel patoloji alanını başlattı ve tıp uygulamasını geliştirdi. Sıklıkla Patolojinin Babası denir.
İlk kez hem tromboz hem de embolizmi tanımlayan pulmoner tromboembolizm mekanizmasını açıklayan ilk kişi oydu. Diğer keşifler arasında kemik ve bağ dokusunda hücrelerin bulunması ve miyelin gibi maddelerin tanımlanması sayılabilir.
İnsan ve hayvan hastalıkları arasındaki bağlantıya dikkat çekerek karşılaştırmalı patoloji alanını yarattı. Hayvan ve insan sağlığı arasındaki bulaşıcı hastalıkların bağlantılarını belirtmek için “zoonoz” terimini kullandı.
Virchow, sosyal tıbbın ve halk sağlığının bir savunucusuydu ve sosyal ve ekonomik sağlığın fiziksel sağlığı nasıl iyileştirebileceğini ve hastalık oluşumunu azaltabileceğini açıkladı. Bir tifüs salgınının nedeniyle ilgili araştırılması, Prusya hükümetine karşı aldatıcı bir rapor yayınladı.
