Сделавшись профессором Берлинского университета, молодой еще Вирхов вошел в семью ученых, где, по его словам, «почти все члены были его учителями и где не заседал ни один из его товарищей по студенчеству». Слава Вирхова росла. У него уже образовалась своя школа ученых. Вирхов со своими учениками, имея в своем распоряжении громадный институт, занялся той «целлюлярной патологией», основные начала которой он заложил в последний год своего пребывания в Вюрцбурге.
В учении о клетке до Вирхова господствовали воззрения знаменитых ученых Шлейдена (доказавшего в 1833 году, что все растительные ткани состоят из клеток) и Шванна (опубликовавшего в 1839 году работу о сходстве животных и растительных клеток). И Шлейден, и Шванн полагали, что клетки образуются из слизеобразной массы (бластемы). По их теории, называвшейся «теорией часового стекла» (Uhrglastheorie), в студенистой бластеме появляется кучка зернышек, которая обособляется, и затем из нее выходит пузырек, в виде плоского возвышения, располагающегося на кучке зерен, как часовое стекло на циферблате часов. Постепенно это возвышение увеличивается и превращается в клетку.
В своих работах 1847 года Вирхов придерживался этого же «гуморального» учения. В конце пребывания в Вюрцбурге и особенно в период берлинской работы Вирхов порвал с этим учением и провозгласил свою клеточную патологию. После предварительной статьи на эту тему, вышедшей в 1855 году, он опубликовал в 1858 году большой труд на эту тему, записанный стенографически с курса, читанного им в институте для врачей. Вирхов не только описал происхождение клеток из клеток путем деления, но и показал, как наследуются клетками свойства, присущие материнским клеткам. Он указал, как патологически (болезненно) изменяются клетки под влиянием различных факторов: механических, термических, химических, биологических. Он объяснил таким образом сущность болезненного процесса и закономерности его развития. Вирхов не отрицал тех патологических изменений, которые происходят в жидких составных частях организма — в плазме, крови, в лимфе и т. д. Но основу патологических процессов он видел в патологических изменениях клеток. Заболевание клетки распространяется на окружающую область, на так называемую «клеточную территорию». В этом заключается процесс «воспаления». «Тело человека, — учил Вирхов, — может быть разделено на бесчисленные растительные живущие и питающиеся единицы, из которых каждая представляет известную независимость, известное самоопределение жизни». Это учение Вирхова двинуло вперед целый ряд медицинских и смежных с медициной наук: гистологию (учение о тканях и клетках), общую патологию, патологическую анатомию, физиологию и т. д.
