从1945年发现青霉素后的近40年里，人们使用抗生素治愈了多种细菌感染，但大部分病毒感染依然无法治疗。因为细菌和病毒之间存在生物学差异，其致病方式不同，所以会出现这种差异。大部分致病细菌为自生单细胞生物，它们可以侵入体内并繁殖，从而导致疾病。细菌拥有对其生存至关重要的坚韧的外层细胞壁，而青霉素及其衍生物将攻击这一独特结构而避免伤及宿主细胞。但病毒与细胞不同，病毒会利用被其感染细胞的复制机制，所以人们很难找到既能防止病毒复制又不损伤宿主细胞的药物。尽管多种临床使用的抗病毒药物已获批，但其中大部分药物只对某一种病毒或病毒群有效。

首个获批的抗病毒药为20世纪70年代研制的阿昔洛韦，它能有效抵御疱疹病毒感染（如唇疱疹和带状疱疹）。这种药物以核苷，即DNA的基本组成单位的形式生产。磷酸基团必须通过名为胸苷激酶的疱疹病毒酶加入各个核苷，从而整合入疱疹病毒DNA。这一重要步骤抑制了药物对病毒感染的细胞的活性。磷酸化的阿昔洛韦随后嵌入不断生长的病毒DNA链并阻断扩链，从而终止病毒DNA的复制。阿昔洛韦通过阻止病毒特异性功能（在本例中，指复制病毒DNA）避免攻击未被感染的宿主细胞，因此不会造成附带损害。

人们在20世纪80年代初认识到艾滋病病毒是导致艾滋病的病因，从而推动了抗病毒药的研发。人们为治疗艾滋病病毒而设计的多种抗逆转录病毒化合物已将这种完全致命的感染转变成了一种慢性疾病。其中一些抗逆转录病毒化合物的作用方式与阿昔洛韦相似，即抑制病毒复制所需的病毒酶。在本例中，指艾滋病病毒的逆转录酶、蛋白酶或整合酶。其他药物可抑制艾滋病病毒进入细胞。但艾滋病病毒会频繁发生变异，所以会对单一药物迅速产生耐药性。人们在1996年证明了至少包含三类药物的混合物（时称高效抗逆转录病毒疗法，现在通常称作抗逆转录病毒疗法）的疗效优于单一药物疗法。虽然必须严格遵守这种治疗方案才能使艾滋病病毒终生受控，但在出现耐药性的第一种迹象（通常是病毒载量升高）时，或者在药物副作用过大时，就须调整联合用药，使大部分采用抗逆转录病毒疗法的艾滋病病毒感染者达到正常的预期寿命。

流感是另一种可使用多种抗病毒药治疗的感染。这些药物基于两种模式起作用：一种是抑制病毒的神经氨酸酶；另一种是阻止病毒进入宿主细胞。因为流感经过短期治疗即可痊愈，所以通常不存在耐药性问题，但若出现流行或大流行，则须考虑耐药性问题。正如2009年的H1N1猪流感大流行，许多发达国家的政府囤积了大量达菲（奥司他韦，一种神经氨酸酶抑制剂）。它们在大流行刚开始时能发挥疗效，但在耐药毒株开始传播后逐渐失效。人们希望这种药物能在疫苗研制成功前填补治疗缺口。这种方法一度让病情严重的患者受益良多。但大流行的流感毒株仅能引起轻微病情，所以这种策略并未得到真正的考验。