1943年，雅各·萊特（Jacob Light）與荷瑞西·赫德斯（Horace Hodes）證明了在感染傳染性腹瀉的小孩身上有一種濾過性的病媒，這個病媒也會造成家畜腹瀉。30年后，被保存下來的病媒樣本證明此病媒是輪狀病毒。在介入的年代里，老鼠身上的病毒表現出引起成腹瀉的病毒有相關性。1973年，位于澳大利亞的露絲·畢夏普（Ruth Bishop）在兒童腸胃炎的研究報告上描述出類似的病毒。
1974年，湯瑪斯·亨利·費留特（Thomas Henry Flewett）在通過電子顯微鏡觀察過這類病毒之后，建議將其命名為“輪狀病毒”（rotavirus），因為輪狀病毒的顆粒看起來很像輪子，而拉丁文中“rota”的意思即為“輪狀”；這個名稱四年后經由國際病毒分類委員會（International Committee on Taxonomy of Viruses）正式認可。1976年，相關類似的病毒也在許多其他種動物的研究上被描述到。這些被報告描述的病毒，通通都會導致急性腸胃炎，并且被認定為影響全世界人類與動物的集體病原體。輪狀病毒的血清型于1980年首次發表，而在隔年，來自人體的輪狀病毒借由添加胰蛋白酶（一種發現于哺乳動物十二指腸的酶，已知是輪狀病毒復制所必須的物質）首次在從自然環境中猴子腎臟取得的細胞培養中成功栽培。成功培養輪狀病毒的能力加速了研究的腳步，且在1980年代中期，首批候選的疫苗已經開始進行評估。
1998年，首種輪狀病毒疫苗（Rotavirus vaccine）獲得在美國使用的執照。在美國、芬蘭與委內瑞拉的臨床試驗發現該疫苗可以對于成功預防輪狀病毒A種所產生的嚴重腹瀉比率高達80%至100%，而研究者也沒有發現顯著的嚴重藥物不良反應。然而，在該疫苗被發現會增加腸套疊（即腸梗阻（bowel obstruction）的一種）的風險之后，疫苗制造商在1999年將疫苗從市場上全部撤回，研究顯示每12,000注射過疫苗的嬰兒有一個會有腸套疊的癥狀。這次經驗也引發了關于輪狀病毒疫苗的相關風險與益處的激烈爭論。2006年，兩種對抗輪狀病毒A種的新疫苗被證明對兒童是安全而且是有效預防的。