Il nome di Virchow è internazionalmente legato alla patogenesi della trombosi, su cui pubblicò un trattato nel 1845, e ancora oggi mantiene la sua validità la cosiddetta "triade di Virchow", secondo la quale la trombosi venosa è attribuibile alla presenza di tre eventi: riduzione del flusso del sangue, alterazione della parete del vaso sanguigno e ipercoagulabilità. Virchow fornì inoltre ulteriori prove sperimentali sul processo di infiammazione, anche se erroneamente respinse la teoria della migrazione dei leucociti, e introdusse la concezione moderna sulla degenerazione amiloide, o amiloidosi.