依靠身體的自然免疫力或免疫預防的方法並不足以完全抵抗微生物的侵染。
微生物在適宜條件下，生長繁殖很快。因而病原菌在喪失免疫力或免疫力低下的人體中，數天內就可成千上萬倍地增殖，從進入體內的少量細胞擴增到億萬個，導致感染性疾病。生了病要吃藥，一旦診斷確定，就應選用合適的抗感染藥物進行治療，利用“外援”來殺死或抑製病原體，以協助機體加快恢複健康。
如果這些藥是用來殺滅病原菌的某種化學物質，在醫學上，叫做化學治療劑，用某種化合物來控製疾病，就是化學治療。
雖然生病吃藥是由來已久的事，但直到19世紀末以前，幾乎沒有人說得清楚為什麽藥能治病。當醫學微生物學家提出傳染病是由於微生物侵染造成，而這種學說又被人們普遍接受之時，正是歐洲有機合成化學迅速發展的時候。德國人保羅·埃裏希在1910年發明了治療梅毒的特效藥——灑爾佛散，在中國叫“606”，因為試驗過606種化合物才找到這種特效藥而得名。保羅·埃裏希被人們尊為化學治療之父，後來人們注意到許多染料也能殺死細菌，於是在1935年另一位德國化學家多馬克獲得了第一個高效抗菌的化學治療藥物——百浪多息。多馬克和他的同事們認識到百浪多息用作治療藥物的原因是它能被微生物大量吸收，而且發現百浪多息在肝髒中被降解為磺胺類化合物而抑製細菌的生長，從此化學藥物的開發進入了新時代。埃裏希和多馬克都榮獲了諾貝爾醫學生理學獎。磺胺藥的問世，使曾經是頭號殺手的肺炎和產褥熱的發病率和死亡率都大大降低了。磺胺藥的確是化學治療工作者的一大勝利。
化學治療的另一重大進展是抗生素的發現和應用。現在幾乎人人都知道青黴素，在過去的半個多世紀中，青黴素挽救的生命多得不可統計，但發現青黴素的故事代代相傳，至今仍然新鮮。英國細菌學家弗萊明在第一次世界大戰結束後便開始探索消滅致病細菌的方法，十餘年如一日地在實驗室裏辛勤工作。1928夏天，弗萊明在觀察長在一個培養皿中的細菌時，發現培養皿中長了黴菌，這黴菌肯定是從空氣中掉進去的，在他準備丟掉這個被汙染的觀察對象時，他發現培養皿中有黴菌生長的周圍，原來生長著的細菌都消失了。細心的弗萊明認真記錄了這個現象，把這種黴菌叫做青黴菌，並且認為是青黴菌分泌的某種物質殺死了細菌。於是弗萊明開始培養青黴菌，還用培養液做試驗證明確實可以殺死細菌，他便把這種殺菌物質叫做青黴素。但是黴菌培養液中的青黴素含量很低，要治療一個病人非用幾萬毫升不可，況且培養液中還有許多雜質，這些雜質進入人體很可能有害。要提取青黴素的純品，在當時對弗萊明來說是太困難了。1929年弗萊明發表了自己的發現，希望有人繼續研究。這時是20世紀30年代，606和百浪多息正好風行全球，化學合成藥物正被人們狂熱吹捧，弗萊明的發現便被人們忽視了。直到1938年，在英國劍橋大學取得博士學位的澳大利亞人弗洛裏在牛津大學決定係統研究青黴素。在一位從德國流亡來的化學家錢恩的幫助下，他們成功地提取出這種物質，1941年這種效力高得驚人的化學治療劑開始在病人中做試驗，首次治愈了18個受細菌感染的病人。後來由於英國受到德國飛機的狂轟爛炸，這項藥物開發工作轉移至美國，美國則把這種新藥的開發列為頭號機密，以至戰後英國人都要為使用這項技術而付專利費。
青黴素和在隨後的十幾年中相繼問世的鏈黴素、氯黴素、四環素等數十種抗生素的出現，使人類戰勝傳染性疾病的主動權大為增強，有人在20世紀60年代說抗生素的應用使人類的平均壽命延長了十年。然而，道高一尺，魔高一丈，抗生素的廣泛應用，導致抗生素抗性菌株及敏感病人的出現。以至現在使用的劑量比剛發明時高了數千倍，而且出現許多嚴重的副作用，例如鏈黴素會損傷聽神經，四環素能破壞牙齒的釉質等等。醫生們還發現，抗生素的濫用，使人體中正常菌群的結構發生很大變化，因為在殺死病菌的同時，許多對人體有益的細菌也被殺死了，使得不容易被殺死的微生物，例如多種黴菌和酵母菌乘虛而入引發另外一些更難治療的疾病。以至於到70年代不得不禁止使用多種抗生素治療人的疾病。當我們進入21世紀的今天，在我們不得吃藥治病時，化學治療劑仍然是主要的治療傳染病的藥物。不過，現在人們對藥物的要求是高效低毒。為了達到這個目的，藥物學家們吸取了抗生素和化學合成藥物的優點，在了解化學治療劑藥理和細菌為何能抗藥的基礎上，對抗生素進行人工改造，現在廣泛應用的阿莫西林和先鋒8號就是當前新一代的化學治療劑。喹諾酮類是值得重視的一類化學合成藥。自1979年第1個諾氟沙星發現後，迄今已有10餘個新品種，應用於臨床各科感染，取得顯著效果，預期今後將有更大的發展前景。當然，從許多天然植物性中草藥中精製的藥物，或者人工合成的與天然產物化學結構相同的藥物，也是比較安全的。例如人們常用來治療腸道疾病的黃連素就是一種比較安全有效的治療劑。
微生物的抗藥性問題是在化學治療劑和抗生素出現後突出起來的。當藥物劑量小時，微生物可以通過自身調節來適應藥物，自發產生不受藥物影響的突變體。因此在用藥時，首次給藥時應為患者能接受的最大劑量，並在治療中維持高水平藥量，並且一定要按醫生規定的服藥量吃完，不要症狀減輕了就停止服藥，因為一旦藥物在體內的劑量不夠時，那些殘餘的病菌，或比較能耐受藥物的病菌就很容易重新大量繁殖。微生物還能通過基因轉移從另外的天然具有抗性的微生物獲得抗藥性。而且通過基因轉移，微生物有時可以同時獲得對多種藥物的耐藥性。所以當患者舊病複發或經過化學藥物治療後感染另一種疾病時，為防止侵染的微生物對早先用過的藥物具有抗性，應當使用一種完全不同的藥物來治療。由於細菌很難對所有藥物都有抗性，因此醫生們現在更喜歡采用“雞尾酒”式的多種藥物來進行治療。科學家發現有些細菌對青黴素有抗藥性是因為它們能產生破壞青黴素的酶，所以前麵提到的經過人工改造的抗生素就是不能被酶破壞的，這在很大程度上緩解了抗藥性的問題。
化學療法不僅使得細菌和原蟲疾病得到很大的控製，而且使醫學、生物化學和分子生物學有了驚人的進步。今天，隻要診斷準確並有適當的條件，結核、肺炎、傷寒、鼠疫、炭疽、霍亂等都可治愈，甚至最無望的麻瘋病也能得到控製。在1900年，每十萬人有200人死於流感和肺炎，曾是人類的頭號殺手，而在1990年每十萬人中死於流感和肺炎的隻有30人，其對人類的死亡威脅遠遠小於心血管疾病。盡管在世界上許多較不發達地區傳染病仍會肆虐，但不再成為無法抗拒的災難了。
到目前為止，令人頭疼的是病毒性疾病。磺胺類和抗生素類藥物是通過影響微生物的生長而發揮作用的。在發生微生物感染時，微生物生長很快，而其宿主即使處於生長狀態其生長速度相對說來也很慢。因此，當藥物作用於微生物和宿主時，隻有微生物的生長會受到嚴重影響，而宿主則很少受影響。然而，病毒的生活方式與其它微生物卻大相徑庭。病毒生活在宿主的細胞內部，在進入宿主細胞後使細胞的新陳代謝發生紊亂，造成細胞對自身細胞器官的控製失調，結果細胞最終無法得到修複，反而產生出很多病毒。因此，對病毒有效的藥物同樣也會傷害健康的細胞。近來人們找到了一些治療皰疹和某些流感有效的抗病毒藥物，甚至治療艾滋病的藥物也已經出現，但是對於病毒的侵犯，到目前為止，我們主要還是依靠天然防禦係統機能，利用各種疫苗增加免疫力。如果要用藥物，可能主要還是特定對病毒作用的幹擾素等。
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