En 1664, dans son œuvre Micrographie, Robert Hooke décrit avec un microscope un œil de mouche.

En 1668, Francesco Redi, en étudiant particulièrement les insectes et les parasites fit paraître Esperienze Intorno alla Generazione degl'Insetti, où il fait la démonstration qu'il n'existe pas de génération spontanée chez les mouches. Celles-ci naissent d'œufs pondus par d'autres mouches et n'apparaissent pas spontanément.

En 1910, le pionnier de la génétique, T. H. Morgan choisit la mouche du vinaigre ou drosophile (Drosophila melanogaster) pour effectuer ses recherches. C'est grâce à cette mouche qu'il parvient à mettre en évidence la première mutation génétique observée sur un animal. Ses successeurs tels Alfred Sturtevant travaillèrent sur le même insecte.

En médecine légale, la connaissance de différentes espèces de mouches (et d'autres insectes parasites) permet de déterminer l'ancienneté d'un décès, ainsi que les lieux dans lequel le corps a éventuellement été entreposé. Un certain nombre d'espèces de mouches pondent leurs œufs sur de la viande en décomposition. Ce comportement intervient, selon les espèces, à des stades différents de décomposition et est utilisé en médecine légale pour déterminer notamment la date de décès d'un corps : en déterminant les différentes espèces de mouches qui ont pondu et en établissant l'âge de leurs larves respectives, il est possible d'estimer la date de la mort avec une précision de quelques dizaines d'heures environ. Compte tenu que certaines espèces fréquentent préférentiellement certains biotopes, il est possible d'en déduire les lieux dans lequel le corps a éventuellement été entreposé.