Lai gan veselības notikumi un stāvokļi attiecas ne tikai uz slimībām vai slimības esamību, bet gan uz jebkuru ar veselību saistītu notikumu, piemēram, traumu, slimības izraisītu nāvi, izveseļošanos, invaliditāti, grūtniecību utt., epidemioloģijas saīsinātajā definīcijā tiek uzsvērtas slimības: epidemioloģija ir zinātne par slimību sadalījumu un tā cēloņiem cilvēku populācijās. Šāda epidemioloģijas definīcija un atbilstoša izpratne ir salīdzinoši jauna. Pirms aptuveni piecdesmit gadiem bija sastopama šāda definīcija: “Epidemioloģija ir mācība par epidēmiju rašanos un izplatīšanos”, vai nedaudz vēlāk: “Epidemioloģija ir zinātne par infekciju rašanās un izbeigšanās likumsakarībām cilvēku sabiedrībā un par infekciju profilakses un likvidācijas metodēm. Epidemioloģijas priekšmets ir epidēmiskais process”. Lai arī minētās vēsturiskās definīcijas no mūsdienu viedokļa nav nepareizas, tās ir ievērojami šaurākas par šā brīža epidemioloģijas izpratni. Arī šobrīd infekciju slimības un epidēmiskais process ir ļoti svarīgi un aktuāli jautājumi, taču pēdējā gadsimta galvenās aktualitātes pēc to biežuma un nāves iemesliem ir bijušas neinfekcijas hroniskās slimības, negadījumi, kā arī dažādi citi ar veselību saistīti stāvokļi, piemēram, aptaukošanās, psihiskā labklājība, atkarības. Šo moderno epidemioloģiskās izpētes aktualitāti pastiprinājuši zinātnes sasniegumi molekulārajā bioloģijā, ģenētikā, informātikā un matemātiskajā statistikā. Epidemioloģisko pētījumu objekts ir cilvēku (veterinārajā epidemioloģijā – arī dzīvnieku) populācijas. 

Epidemioloģija ir viens no sabiedrības veselības vissvarīgākajiem elementiem. Tā sniedz zinātnisku izziņu par sabiedrības veselības stāvokli un tā pārmaiņām laikā saistībā ar personu demogrāfiskajiem raksturlielumiem, dzīves vietu, paradumiem, rīcību, nodarbošanos un citiem faktoriem. Slimību un negadījumu riska faktoru izzināšana un novērtējums veido pierādījumos balstītas slimību profilakses, veselības veicināšanas, veselības aprūpes organizēšanas un plānošanas pamatu. Arī klīniskajā medicīnā epidemioloģija kopā ar statistiku sniedz zinātnisku, metodoloģisku pamatu pierādījumos balstītas medicīnas praksei. Slimnieku populāciju pētījumos iegūto varbūtību informāciju attiecina gan uz diagnostiku, gan ārstēšanu, gan slimību profilaksi indivīdu līmenī. Piemēram, modernajā medicīnā ārstēšanas (arī vakcinēšanas) efektivitātes un drošības garanta standarts ir eksperimentāli epidemioloģiski pētījumi.

Īpašs epidemioloģijas pielietojums ir infekciju slimību pārraudzības prakse (tiek saukta arī par “lauka epidemioloģiju”). Šajā jomā aprakstošās un cēloņu izzinošās epidemioloģijas izmantojums attiecas uz infekciju uzliesmojumu, epidēmiju un pandēmiju ierobežošanu un apkarošanu. Ņemot vērā infekciju transmisiju veidus, galvenais šī lauka uzdevums ir slimību jauno gadījumu novēršana ar tālāku to seku – mirstības, hronisku stāvokļu, komplikāciju – mazināšanu.

Epidemioloģiju var uzskatīt par sabiedrības veselības, klīniskās medicīnas, kā arī jebkuras ar veselību saistītas jomas apakšnozari. Tā izmanto kvantitatīvas pētniecības metodes, un nereti mūsdienās pati tiek uzskatīta par veselības jomas zinātņu kvantitatīvās metodoloģijas sastāvdaļu. Izšķir aprakstošo epidemioloģiju, kura apraksta slimību biežuma saistību ar jēdzieniem vieta, laiks un persona, un analītisko epidemioloģiju, kas saista slimību nevienmērīgu sadalījumu ar cēloniskiem faktoriem, t. i., noskaidro slimību un citu veselības notikumu un stāvokļu cēloņfaktorus. Atkarībā no epidemioloģijas specifiskā pielietojuma ir infekciju slimību epidemioloģija, neinfekcijas slimību, ģenētikas, nodarbinātības, uztura, klīniskā, farmakoepidemioloģija un citas specifiskas epidemioloģijas. Lai arī izmantojums, rādītāji, metožu nianses šajās jomās var būt atšķirīgas, tomēr teorētiskais, metodoloģiskais un konceptuālais pamats šiem pielietojumiem ir vienots.

No filozofisko koncepciju pozīcijām epidemioloģija līdz ar visām citām dabaszinātņu nozarēm atbilst pozitīvismam. Kvantitatīvās pētniecības diskursa ietvaros epidemioloģija veido un empīriski pārbauda hipotēzes par iespējamām cēloņsakarībām starp dažādiem, to skaitā riska, faktoriem un veselības notikumiem (piemēram, slimībām) un stāvokļiem. Epidemioloģija balstās uz pieņēmumiem, ka veselības notikumi un stāvokļi (slimības) cilvēku vidū nav sadalīti vienmērīgi un tam ir cēlonis, kuru var izzināt ar sistemātisku pētījumu palīdzību, kā arī zināmo cēloni var ietekmēt ar slimību profilakses, ārstēšanas un veselības veicināšanas palīdzību.

Epidemioloģiju pēc tās metožu klāsta uzskata par integratīvu eklektisku zinātni, kura iekļauj statistikas, informātikas, sociālo zinātņu, klīniskās medicīnas, biomedicīnas un citu zinātņu metodoloģiju, lai sasniegtu konkrētu mērķi – pētītu veselību un to ietekmējošos faktorus cilvēku populācijās. Epidemioloģija mainās un attīstās līdz ar citu zinātņu attīstību un iespējām. Īpaši nozīmīga ir bijusi informātikas, datoru tehnoloģiju, statistikas metožu attīstība. Arī sasniegumi molekulārajā bioloģijā un ģenētikā ir ietekmējuši epidemioloģijas metodes. Mūsdienu centrālie epidemioloģijas metodoloģijas jautājumi ir secinājumu validitāte (selekcijas un informācijas sistēmiskās kļūdas, jaucējfaktori un to kontrole, faktoru mijiedarbība), pētījumu plānojums jeb dizains, tādu moderno statistisko analīžu pielietojums kā daudzfaktoru analīze, daudzdimensiju analīze, statistiskā modelēšana. Par datu avotiem kalpo gan ikdienas statistikas ziņas (sekundāri dati), gan speciāli organizēti, populāciju izlasēs balstīti apsekojumi un aptaujas (primāri dati).

Epidemioloģijas vēsturiskā attīstība cieši saistīta ar slimību cēloņu izpratnes veidošanos. Bīstamas sērgas aprakstītas jau senajā Ķīnā, Divupē un Ēģiptē. 4. gs. p. m. ē. Hipokrats (Ἱπποκράτης ὁ Κῷος, Hippokrátēs) savā darbā “Par gaisu, ūdeņiem un vietām” (De aere, aquis et locis) runāja par dabā balstītu slimību rašanos un cilvēku temperamentu ietekmi uz tām. Viņš šajā darbā pirmo reizi arī ir minējis terminus “endēmija” (nemainīgs slimību biežums) un “epidēmija” (laikā ierobežots slimību biežuma pieaugums), šādi pievēršoties slimībām cilvēku populācijās. Lai gan turpmākajos gadsimtos slimības tika galvenokārt saistītas ar dievišķiem un mistiskiem cēloņiem, atrodamas arī ziņas par racionāliem epidēmiju ierobežojošiem pasākumiem: tirdzniecības kuģu karantīna, iedzīvotāju pārvietošana un izolēšana. Melnā mēra epidēmijas laikā 14. gs. Eiropā radās slimību cēloņu ideja par izgarojumu matēriju – miasmu (no grieķu μίασμα, miasma ‘traips, piesārņojums’). Šajā laikā itāļu ārsts Džirolamo Frakastoro (Girolamo Fracastoro) publicēja atšķirīga uzskata darbus ar ideju par infekcijas procesu un dzīvu slimības ierosinātāju (contagium vivum). Diskusijas par šo divu teoriju pareizību risinājās līdz pat 19. gs., kurā Luijs Pastērs (Louis Pasteur) ar mikrobioloģijas postulātiem ievadīja jaunu slimību cēloņu laikmetu.

Cits būtisks epidemioloģijas attīstības virziens saistāms ar populāciju ģeogrāfiskiem pētījumiem un demogrāfijas attīstību. 1662. gadā amatieris statistiķis Džons Graunts (John Graunt), izmantojot mūža ilguma tabulas, aprakstīja mirstību Londonā, liekot pamatu mūža ilguma statistiskiem aprēķiniem, tos saistot arī ar slimībām. Britu ārsts Viljams Farrs (William Farr) aizsāka medicīnisko statistiku, un no mūsdienu viedokļa viņš tiek dēvēts par epidemiologu.

Par vienu no modernās epidemioloģijas pamatlicējiem tiek uzskatīts angļu ārsts Džons Snovs (John Snow), kurš 1854. gadā pētīja holeras uzliesmojumu Londonā, Soho kvartālā. Viņš sasaistīja ģeogrāfiskos Londonas rajonus, ūdens ņemšanas vietas – ielas pumpjus – ar holēras gadījumiem. Secinājumi noveda pie cēlonības idejas un slimības profilakses, šādi izmantojot visus modernās epidemioloģijas pamatelementus.

20. gs. raksturīgs ar tā dēvēto epidemioloģisko pāreju. Ja gadsimta pirmajā pusē vēl dominēja infekcijas slimību pandēmijas, tādas karu izraisītas sekas kā lokālas epidēmijas un bads, tad otrā puse jau iezīmē citu sabiedrības veselības problēmu loku – hroniskās neinfekcijas slimības, ar psihisko veselību saistītas slimības, onkoloģiskās slimības un negadījumi. Tika attīstīta slimību daudzfaktoru teorija, kuru attiecināja arī uz infektoloģiju un citiem veselības notikumiem. 1954. gadā Ričards Dolls (Richard Doll) un Ostins Hills (Austin Bradford Hill) publicēja pētījumu par smēķēšanas ietekmi uz plaušu ļaundabīgā audzēja attīstību, veidojot jaunu metodoloģisku pieeju šādu problēmu pētniecībā. Ar R. Dolla vārdu saistāma arī klīnisko eksperimentālo pētījumu attīstība. 20. gs. 50. gados bija liela apjoma veselības sekošanas pētījums (Fremingemas sirds pētījums (Framingham Heart Study) – tika aprakstīti galvenie sirds un asinsvadu slimību riska faktori, ieviešot pašu jēdzienu “riska faktors” un izmantojot daudzfaktoru analīzi) un liels eksperimentāls pētījums (poliomielīta vakcīnas efektivitātes un drošības pārbaude). 

Epidemioloģija pēdējos simts gados ir būtiski mainījusies, taču tas, kas nav mainījies, ir būtiski sabiedrības veselības jautājumi no uzliesmojumu izmeklēšanas līdz aprakstošajai epidemioloģijai, no kauzāliem jautājumiem līdz jautājumiem par rīcības efektivitāti, ieviešanu, uzlabojumiem un ilgtspēju. Epidemioloģija attīstās līdztekus citu zinātņu attīstībai, piemēram, ģenētikai, molekulārajai bioloģijai, statistiskai, informāciju tehnoloģijai. Mūsdienu aktualitāte, piemēram, ir tā dēvēto “lielo datu” analīze, jo katrs mediķis, ievadot informāciju datorā, uzkrāj epidemioloģisko informāciju, kas sniedz jaunas nebijušas datu analīzes iespējas. Epidemioloģija, kas vēsturiski veidojusies kā sabiedrības veselības prakses sastāvdaļa, mūsdienās uzskatāma par atsevišķu nobriedušu akadēmisku disciplīnu. Moderno pašreizējo uzdevumu un iespēju loks ietver tādas sadaļas kā molekulārās bioloģijas sasniegumu integrācija, pastiprināta uzmanība pētniecības un prakses ētikas aspektiem, vāju sakarību izpēte un noskaidrošana, veselības aprūpes rezultātu un kvalitātes mērīšana, sabiedrības veselības prioritāšu noteikšana un prakses progresa mērīšana, hronisko slimību un citu “moderno epidēmiju” profilakse, sabiedrības veselības reformu efektivitātes noteikšana, veselības politikas informatīvās bāzes veidošana, informācijas tehnoloģiju izmantojums un ieviešana, teorētisko epidemioloģisko sasniegumu ieviešana un pielietojums praksē, kā arī sabiedrības veselības problēmu uzliesmojumu izmeklēšana un profilakses veidošana, to skaitā arī attiecībā uz jaunām infekcijas slimību epidēmijām un pandēmijām.

Gandrīz katrā universitātē, medicīnas un sabiedrības veselības skolā ir struktūrvienība, kas savā nosaukumā vai darbībā saistīta ar epidemioloģiju. Daudzas nozīmīgas, pasaulē slavenas pētnieciskas vienības saistītas ar Amerikas Savienoto Valstu (ASV) augstskolām, piemēram, Džonsa Hopkinsa Blumberga Sabiedrības veselības skolas Epidemioloģijas nodaļa (Johns Hopkins Bloomberg School of Public Health Department of Epidemiology), kas tiek uzskatīta par vecāko un lielāko šāda veida struktūrvienību pasaulē. Bez universitāšu nodaļām un katedrām daudzās valstīs sabiedrības veselības prakse un izpēte, infekciju slimību pārraudzība tiek integrēta atsevišķos institūtos un centros. Piemēram, Eiropas Savienībai ir šāds kopējs centrs Stokholmā – Eiropas Slimību profilakses un kontroles centrs (European Centre for Disease Prevention and Control). ASV šāds centrs atrodas Atlantā – Slimību kontroles un profilakses centrs (Centers of Disease Control and Prevention). Kā ļoti būtiska globāla epidemioloģiskās pētniecības un prakses institūcija minama Pasaules Veselības organizācija (World Health Organization). Praktiski katrā pasaules valstī ir institūcija vai tās apakšvienība, kas atbild par epidemioloģisko infekcijas slimību pārraudzību. 

International Journal of Epidemiology (kopš 1972. gada; Oxfor Academic Press); Epidemiology (kopš 1990. gada; Lippincott Williams & Wilkins); American Journal of Epidemiology (kopš 1920. gada ar nosaukumu American Journal of Higiene, kopš 1965. gada ar pašreizējo nosaukumu; Oxford Academic Press); Annals of Epidemiology (kopš 1990. gada; Elsevier); European Journal of Epidemiology (kopš 1985. gada; Springer); Eurosurveillance (kopš 1995. gada; European Centre for Disease Prevention and Control).