Koch lyckades renodla bakterier och beskrev på 1870-talet bl.a. bakterien Bacillus anthracis som orsakar mjältbrand. Han visade att sjukdomar kan orsakas av bakterier, ett faktum som dittills varit omstritt. Välkända är de postulat som K. uppställde för att klarlägga sambandet mellan en mikroorganism och en sjukdom; se vidare Kochs postulat.