早在19世紀，人們就試圖鑒別這種腐爛毒素，Ernst von Bergmann（1836~1906）將這種毒素命名為Sepsin。應該說，Dane Peter L.Panum是第一位系統地、科學地研究這種毒素的科學家。在1874年，他發表論文明確指出：①這種腐爛毒素是不揮發的，不是一種簡單的腐爛或發酵組織的終末產物，也不是活的微生物，這種毒素可能來源微生物；②毒素耐熱，不是一種酶；③可溶于水，不溶于純乙醇；④腐爛液體內的蛋白樣物質本身無毒性，但能將毒素吸收到表面，毒性成分至少能部分從沉淀物中洗脫；⑤注射12mg濃縮物就足夠引起高熱，致犬死亡。根據我們現在對內毒素的認識，實際上，Panum的研究結果已經涉及到內毒素。因此，可以說，他是最早描述內毒素特性的研究者。

由于這種毒素最主要的表現是引起發熱，在19世紀，大多數人將其稱為致熱物質（pyrogenic material）或致熱原（pyrogen）。

首次提出“致熱物質”的是Theodor Billroth（一位外科教授），他在1862年發表的論文中描述道：致熱物質不僅存在于腐爛液體和新鮮膿液內，也存在于干的腐爛物和干的膿液內。Sir John Burdon-Sanderson（1828~1905，英國生理和病理學家）在1896年進一步將“致熱物質”稱為“致熱原”，并在Panum和von Beugmann研究的基礎上，Burdon-Sanderson至少獲得了部分純化的致熱原，首次提出了致熱物質的來源問題：即內源性（致熱原存在于血液或組織液內）和外源性（來自微生物）兩方面。

19世紀末20世紀初，人們才明確認識到，感染是由微生物所致。在這以前，地方性或流行性發生的疾病，如瘟疫和霍亂被認為是毒氣（miasma）所致，認為這種毒氣來源于土壤或土壤下的一種不可見的揮發性物質，被稱為“壞氣（badair）”，這就是“瘴氣（malaria）”一詞的起源。因此，當時認為，這種感染的傳播不是從人傳到人，而是通過環境因素，如毒氣。另一方面，醫生們很清楚地觀察到一些疾病，如梅毒，是從人傳到人，而不是通過壞的空氣。因此，早期認為感染的發生有兩個途徑：即毒氣和接觸傳染（contagion）。

Louis Pasteur（1822~1895）首次明確證實，感染性疾病是由微生物引起的。他認為這些微生物存在于空氣的塵埃中，可到處傳遞，侵入到傷口內，并在傷口繁殖，引起感染。Billroth雖認為感染是由細菌引起的，但認為細菌本身存在于宿主健康組織內，在受到炎癥刺激時，細菌被激活而繁殖，即提出“內源性腐敗理論”。德國細菌學家Edwin Klebs（腸道細菌Klebsiella就是以他的名字命名的）認為，引起感染的細菌來源于外界、細菌可以侵入到健康而又受到刺激的組織內，并在感染發生過程中產生致熱物質。丹麥醫生Hans-Christian Gram（1853~1939）于1884年發明了一種至今仍被廣泛采用的染色技術，即革蘭染色法（Gramstain）。利用該方法可將所有細菌分為兩類：革蘭陽性菌（Gram-positive bacteria）和革蘭陰性菌（Gram-negative bacteria）。

隨著感染由微生物所致的認識日益明確，致熱原來源的研究也由腐爛組織轉移到微生物。Gustave Roussy（1874~1948）首次從細菌中分離到兩種物質：一種引起低熱，稱為frigorigenine.另一種引起高熱，稱為pyretogenine。他認為這些物質位于細菌內，受到酶的溶解作用后被釋放出來。Ludwig Brieger隨后發現，傷寒桿菌也能產生一種毒性物質，即傷寒毒素（typhotoxin）。“毒素（toxin）”一詞正是Brieger首次提出的。隨后，人們在其他桿菌的培養物中都分離出一種高分子量蛋白樣毒性物質，為無菌白色粉末，被稱為toxalbumin。進一步研究發現，許多致病細菌都產生毒性物質，這些毒性物質能引起致死性反應。由于當時分離的毒素都顯示蛋白樣特性，曾一度認為所有的細菌毒素都是蛋白質。