Кох решил убедиться, правда ли, что сибирская язва вызывается бактериями. Стал изучать под микроскопом кровь больных животных и нашел в ней массу мельчайших палочек, которых никогда не было в крови здоровых животных. Чтобы убедиться, виновны ли палочки в болезни, доктор Кох стал прививать их мышам. Он делал надрез на спине совершенно здоровой мыши и вкладывал в рану острую щепку, предварительно у мочив ее в крови больной овцы. Мыши сдыхали на следующий день, а в их крови доктор Кох находил такие же бактерии, как в крови овцы, болевшей сибирской язвой. Убедившись в болезнетворности бактерий, Кох стал изучать их. Необходимо было прежде всего найти способ их размножения. После многих опытов ему пришло в голову сконструировать специальные отшлифованные стеклышки, с помощью которых в висящей капле сыворотки крови можно было под микроскопом увидеть, как одна бактерия сибирской язвы распадается на две, эти в свою очередь делятся на четыре, из четырех возникает восемь и так далее; оказалось, что за короткое время возникают тысячи, сотни тысяч и миллионы бактерий, которые заполняют все органы больного животного. Значит сибирская язва вызывается болезнетворными бактериями, имеющими форму палочек. Кох был врачом. Поэтому нет ничего удивительного, что он пожелал использовать свое открытие для спасения больных людей. Он задумался над тем, можно ли найти бактерии туберкулеза, болезни, которая — по статистическим данным — пожирала множество жертв. В Германии от туберкулеза умирал каждый седьмой житель, а против этой страшной болезни врачи были совершенно бессильны. Хотя медицина испокон веков считала туберкулез наследственной болезнью, Кох начал интенсивные поиски бактерии, вызывающей эту ужасную болезнь.
Для первого опыта Кох использовал труп молодого рабочего, умершего от скоротечной чахотки. Он исследовал под микроскопом органы покойника, в основном легкие, усеянные узелками, возникшими во время болезни, но никаких микробов не обнаружил. Тогда Кох решил применить окраску препаратов на стеклышке; сделав мазок из субстанции, взятой из легкого, он высушивал его и затем помещал в раствор красителя синего, красного или фиолетового цвета. Рассматривая однажды под микроскопом такой препарат, окрашенный в синий цвет, Кох заметил между тканями легкого много-численные тоненькие палочки, которые группировались по несколько штук сразу, на подобие коробки с папиросами. Одну палочку он нашел внутри клетки. Неужели это бактерии, вызывающие туберкулез? Еще несколько лет назад Кох нашел способ культивирования микробов не только на подопытных животных, но и в искусственной среде, например на разрезе сваренного картофеля или в мясном бульоне. Он попытался таким же способом культивировать и бактерии туберкулеза, но они не развивались. Однако, когда Кох впрыснул содержимое раздавленного узелка под кожу морской свинки, та погибла в течение нескольких недель, а в ее органих Кох нашел огромное количество палочек. Кох пришел к выводу, что бактерии туберкулеза могут развиваться только в живом организме. Желая создать питательную среду, подобную живым тканям, Кох решил применить сыворотку животной крови, которую ему удалось раздобыть на бойне. И действительно, в этой среде бактерии быстро размножались. Полученными, таким образом, чистыми культурами бактерий, Кох заразил несколько сот подопытных животных разных видов и все они заболели туберкулезом. На заседании Общества врачей в Берлине, состоявшемся 24 марта 1882 года, Роберт Кох, с присущей ему скромностью рассказал, как ему удалось найти, а потом получить чистую культуру бактерий, имеющих форму палочек и, как он убедился, что эти палочки вызывают туберкулез, от которого ежегодно умирают тысячи людей. В это время мир был возбужден найденным Пастером методом предупреждения заразных болезней с помощью прививок ослабленных культур бактерий, вызывающих данную болезнь. Поэтому Кох считал, что ему удастся тем же способом спасти человечество от туберкулеза. Он приготовил вакцину из ослабленных бактерий туберкулеза, но предупредить заболевание с помощью этой вакцины ему не удалось. Вакцина эта под названием туберкулина до сих пор применяется как вспомогательное средство при диагностике туберкулеза. Прививка против туберкулеза была найдена только через несколько лет после смерти Роберта Коха. Это, однако, никак не уменьшает важности открытия и заслуги Коха в деле борьбы с туберкулезом. Он не только открыл палочки туберкулеза, но и доказал, что определенные виды бактерий всегда вызывают определенную болезнь. Кроме того, Кох разработал метод селедции отдельных видов бактерий и их культивации в искусственных средах. За эти достижения, в 1905 году, Кох был удостоен Нобелевской премии, а открытые им бактерии получили название палочек Коха.