Um conjunto de obras produzidas no Brasil a partir da segunda metade da década de 1930 alcançou repercussão internacional por reelaborar, de maneira criativa, os princípios da arquitetura moderna. Sua principal característica foi a utilização de soluções e elementos arquitetônicos da tradicional arquitetura brasileira, reinterpretada a partir de uma ótica moderna: tratamento plástico das fachadas com painéis de azulejos, telhados inclinados, esquadrias de madeira em contraste com amplos panos brancos, utilização de cobogó, treliças e varandas para proporcionar melhor conforto térmico.
No Instituto Oswaldo Cruz as edificações representantes desse estilo arquitetônico foram projetadas por arquitetos formados na Escola de Belas Artes e na Faculdade Nacional de Arquitetura da Universidade do Brasil, entre 1930 e 1940. Eles pertenciam ao quadro funcional da Divisão de Obras do Ministério da Educação e Saúde (MES), criada em 1934, com a finalidade de elaborar os programas arquitetônicos, fiscalizar obras, executar serviços de manutenção das instituições subordinadas à estrutura administrativa desse ministério. Integravam essa Divisão profissionais como Jorge Ferreira, Nabor Forster, Olenka Freire Greve, Floroaldo Albano, Waldir Ramos, Evaristo de Sá, Humberto Cavalcanti e Audomaro Costa (irmão de Lúcio Costa), entre outros.
Durante o período de existência da Divisão, entre 1934 e 1977, foram construídos no Instituto Oswaldo Cruz cerca de vinte novas edificações, além de inúmeros serviços de reformas e acréscimos. Dentre as edificações marcadas pelo estilo modernista, constam: o Pavilhão de Cursos e o Pavilhão Carlos Augusto da Silva (conhecido como Refeitório Central), ambos de autoria do arquiteto Jorge Ferreira, construídos entre 1947 e 1951, e tombados pelo Instituto Estadual do Patrimônio Cultural (Inepac) em 2001; a Portaria da Avenida Brasil, projetada por Nabor Forster na década de 1950; e o Pavilhão da Febre Amarela, de Roberto Nadalutti, erguido entre 1954 e 1960.
O Pavilhão de Cursos, ligado ao Departamento de Medicina Tropical, foi construído, entre 1947 e 1951, por Jorge Ferreira, arquiteto formado na Escola Nacional de Belas Artes em 1937, e então chefe da Divisão de Obras do MES. O edifício é composto por dois blocos, um retilíneo, abrigando as salas de aula, e o outro em forma de parábola, onde se situa o auditório, interligados por uma laje suspensa em pilotis, que se cruzam num eixo ortogonal. O projeto recebeu a colaboração de Burle Marx, amigo do arquiteto, que executou o paisagismo no entorno e desenhou painéis de azulejo com referências ao trypanosoma cruzi, protozoário causador da doença de Chagas, enfermidade descrita pelo pesquisador do Instituto Oswaldo Cruz, Carlos Chagas.
Já o Pavilhão Carlos Augusto da Silva (conhecido como Refeitório Central) integra a relação de edifícios notáveis da Arquitetura Moderna Brasileira, tendo recebido Menção do júri da I Bienal Internacional de Arquitetura de São Paulo em 1951. Construída entre 1948 e 1953, a edificação tinha como finalidade atender aos funcionários administrativos, técnicos e auxiliares. No andar superior foram dispostos dois salões de refeições e uma cantina, protegidos por brise-soleils, servidos por uma cozinha central. Aproveitando o desnível do terreno, o pavimento inferior, ocupado em grande parte por pilotis, era destinado a depósitos, vestiários e casa de máquinas.
Um outro marco da arquitetura moderna no Instituto Oswaldo Cruz é a portaria da Avenida Brasil, projeto de autoria de Nabor Forster, também arquiteto da Divisão de Obras. Construída entre 1954 e 1955, depois da obra de duplicação da Avenida Brasil, a edificação é constituída por paredes laterais cegas, encimada por uma laje plana em concreto, sustentada por pilares cilíndricos vazados na sua face lateral esquerda para o ingresso de veículos, e abrigando, à direita, um corpo menor autônomo revestido de pedra, destinado à recepção do público.
Roberto Nadalutti (1922-2005), formado na Faculdade Nacional de Arquitetura da Universidade do Brasil em 1946, trabalhava no Serviço Especial de Saúde Pública (SESP), quando desenvolveu um projeto para a construção de um laboratório para a preparação das vacinas contra febre amarela e varíola no âmbito de um convênio entre o SESP e o Serviço Nacional de Febre Amarela. Esse projeto foi parcialmente implantado no campus do Instituto Oswaldo Cruz, erguendo-se a edificação entre 1954 e 1960, denominada Pavilhão da Febre Amarela (conhecido também como Pavilhão Henrique Aragão). O bloco principal foi projetado como um volume de predominância horizontal, com fachadas laterais cegas, ao passo que as fachadas principal e posterior foram resolvidas de acordo com a incidência solar. A solução estrutural, que garante forte expressão plástica, é formada por um pórtico, tendo como elemento arquitetônico característico o pilar vazado com a base em forma de V. Esses pilares modulados, além de diminuir o número de apoios, imprimem grande movimentação ao volume estático.