Методичний апарат в основному спирався на найпростіші статистичні прийоми, за допомогою яких узагальнювались і аналізувалися матеріали окремих епідеміологічних спостережень і лабораторних досліджень. Практикувалося такожпрогнозування інфекційної захворюваності.

На початку другої половини XX в., коли Л. В. Громашевський на основі розроблених ним законів розкрив еволюційно обумовлену взаємозв'язок рушійних сил епідемічного процесу і тим самим підняв теорію епідеміології на більш високий рівень, в методології епідеміологічного аналізу сталися істотні зміни.

Перш за все ускладнилися завдання епідеміологічногоаналізу. На порядок денний були винесені наступні питання:
- Кількісна характеристика обсягу і темпів розповсюдження інфекції в залежності від різних факторів і умов (вік, територія, сезон тощо);

- Оцінка взаємозв'язку безпосередніх рушійних сил епідемічного процесу (наприклад, вивчення залежності між вмістом антитіл в крові і рівнем сприйнятливості, між часткою сприйнятливих осіб і захворюваністю, між імовірністю зараження за одиницю часу і захворюваністю та ін);
- Вивчення впливу деяких соціальних і природних явищ на епідемічний процес (наприклад, рівень народжуваності і захворюваність на кір, міграція населення та захворюваність на грип, метеорологічні чинники та ГКІ та ін);

- Оцінка залежності між ступенем поширення інфекції та обсягом здійснюваних медичних заходів.
Поглиблення теоретичних знань про епідемічний процес, з одного боку, визначило наукове оформлення структури епідеміологічного аналізу, основними загальноприйнятими методами якого були названі спостереження, експеримент і математична статистика. З іншого боку, воно викликало бурхливий розвиток і розширення методів прикладної математики і статистики, придатних для дослідження складних питань взаємини різних епідеміологічних явищ.

Слідом за роботами R. E. Serfling (1952), T.J. Bailey (1957) та інших зарубіжних авторів, присвяченими питанням математичного моделювання епідемій, В нашій країні спостерігалося зростання інтересу до вдосконалення теорії епідемічного процесу на математичній основі. Так, добре відомий вклад Ш. М. Мошковського і Б. С. Безсмертного в розробку «кількісної» епідеміології. Саме вони визначили науково обгрунтовані принципи використання математичних методів для вирішення задач епідеміологічного аналізу, основним з яких є обов'язкова необхідність поєднання цих методів з глибоким знанням епідеміології, конкретним вивченням властивостей інфекції та особливостей населення, з яким вона взаємодіє, при обліку обставин, в яких ця взаємодія протікає.

До цього ж періоду відноситься розвиток наукових основ епідеміологічного експерименту, Покликаного оцінювати медичну ефективність профілактичних заходів.

Процес теоретичного розвитку епідеміології продовжується і в наші дні. В. Д. Белякова (1983) знову було піднято питання про біологічні механізми саморегуляції на основі взаємодії популяцій паразита та його господаря в паразитарної системі епідемічного процесу, у зв'язку з чим виникає потреба в аналізі стану і мінливості популяції паразита (по вірулентності, антигенності та іншим властивостями) і популяції хазяїна (по імунологічної структурі). Біологічна саморегуляція паразитарної системи епідемічного процесу, зокрема, може бути описана за допомогою теорії ймовірності та досліджена як добуток ймовірностей різних станів (структур) двох популяцій - паразита і господаря.

Згідно соціально-екологічної теорії Б. Л. Черкаського (1984), епідемічний процес є біосоціальну ієрархічну систему, що складається з взаємозв'язаних рівнів: від субклітинного до соцекосістемного. Поняття «епідемічний процес» включає дві вищі рівні: екосистемний і соцекосістемний (у тому числі локальний, регіональний та глобальний). Саме на цих рівнях епідемічний процес стає об'єктом епідеміологічного аналізу.

Обгрунтованість системного підходу диктується складністю епідемічного процесу, Його залежністю від великого числа безперервно змінюються у часі і просторі факторів, що характеризують популяції паразита і господаря, а також природно-соціальне середовище їх проживання.

Системний аналіз організовує наші знання про об'єкт таким чином, щоб допомогти вибрати потрібну стратегію і прийняти єдино правильне рішення. Саме таку загальну задачу повинен вирішувати епідеміологічний аналіз сьогодні.

Отже, на сучасному рівні теоретичних знань про епідемічний процесі наукову основу епідеміологічного аналізу становить системний підхід, який передбачає дослідження структурної організованості та взаємодії підсистем і елементів об'єкта.