Virchow a fost numit în funcția de președinte al anatomiei patologice la Universitatea din Wurzburg în 1849 și a efectuat multe cercetări. În 1855, el și-a publicat prima idee că toate celulele apar din alte celule. În loc să se formeze prin acțiunea unei forțe de viață sau să cristalizeze spontan din alte materii, Virchow a argumentat că celulele s-au format numai din divizarea altor celule. Această idee este unul dintre principiile cheie ale teoriei celulare, împreună cu ideea că celula este unitatea de bază a organizării pentru organismele vii.
În această perioadă, el a propus și ideile de bază ale patologiei celulare. Mai degrabă decât fiind rezultatul schimbărilor într-un organism ca întreg, Virchow credea că bolile rezultă din schimbări în anumite grupuri de celule. Prin examinarea celulelor pentru anumite modificări sau modificări, medicii pot identifica mai precis și pot diagnostica o boală.