ドイツ滞在中、脚気の原因を細菌とする東大教授・緒方正規の説に対し脚気菌ではないと批判を呈したため、緒方との絶縁こそなかったものの「恩知らず」として母校東大医学部と対立する形となってしまい、帰国後も日本での活躍が限られてしまった。この事態を聞き及んだ福澤諭吉の援助により私立伝染病研究所が設立されることとなり、柴三郎は初代所長となった。その後、国の寄付により内務省管轄の国立伝染病研究所（現・東京大学医科学研究所）となり、伝染病予防と細菌学に取り組む。1894年（明治27年）にはペストの蔓延していた香港に政府より派遣され、病原菌であるペスト菌を発見するという業績を上げた。かねがね伝染病研究は衛生行政と表裏一体であるべきとの信念のもと、内務省所管ということで研究にあたっていたが、1914年（大正3年）に政府は所長の柴三郎に一切の相談もなく、伝染病研究所の所管を突如文部省に移管し、東大の下部組織にするという方針を発表した。長年の東大との対立が背景であるといわれ、。医科大学学長であった青山胤通が所長を兼任することになった。柴三郎はこれに反発し所長を辞し、新たに私費を投じて私立北里研究所（現・学校法人北里研究所。北里大学の母体）を設立。狂犬病、インフルエンザ、赤痢、発疹チフスなどの血清開発に取り組んだ。諭吉の没後の1917年（大正6年）、諭吉による長年の多大なる恩義に報いるため、慶應義塾大学医学部を創設し、初代医学部長、付属病院長となる。新設の医学部の教授陣にはハブの血清療法で有名な北島多一（第2代慶應医学部長、第2代日本医師会会長）や、赤痢菌を発見した志賀潔など北里研究所の名だたる教授陣を惜しげもなく送り込み、柴三郎は終生無給で慶應義塾医学部の発展に尽力した。また明治以降多くの医師会が設立され、一部は反目し合うなどばらばらであったが、1917年（大正6年）に柴三郎が初代会長となり、全国規模の医師会として大日本医師会が誕生した。その後、1923年（大正12年）に医師法に基づく日本医師会となり、柴三郎は初代会長としてその運営にあたった。
同郷で東京医学校の同期生であり、東大教授兼衛生局試験所所長を務めていた緒方正規の計らいにより、1885年（明治18年）よりドイツのベルリン大学へ留学。コッホに師事し業績を上げた。1887年（明治20年）、石黒忠悳陸軍省医務局長はベルリンを訪問、北里にペッテンコーファー研究室に移るように指示したが、コッホに面会し期待の大きさを目のあたりにした石黒は、異動命令を撤回した。1889年（明治22年）には世界で初めて破傷風菌だけを取り出す破傷風菌純粋培養法に成功、1890年（明治23年）には破傷風菌抗毒素を発見し、世界の医学界を驚嘆させた。さらに血清療法という、菌体を少量ずつ動物に注射しながら血清中に抗体を生み出す画期的な手法を開発した。1890年（明治23年）には血清療法をジフテリアに応用し、同僚であったベーリングと連名で「動物におけるジフテリア免疫と破傷風免疫の成立について」という論文を発表した。第1回ノーベル生理学・医学賞の候補に柴三郎の名前が挙がったが、結果は抗毒素という研究内容を主導していた柴三郎でなく、共同研究者のベーリングのみが受賞した。柴三郎が受賞できなかったのは、ベーリングが単独名でジフテリアについての論文を別に発表していたこと、ノーベル委員会や（選考にあたった）カロリンスカ研究所が柴三郎は実験事実を提供しただけで免疫血清療法のアイディアはベーリング単独で創出したとみなしたこと、賞創設直後の選考でのちのような共同授賞の考え方がまだなかったことなどが要因として挙げられている。柴三郎に対する人種差別を理由とする明確な証拠は見つかっていない。論文がきっかけで欧米各国の研究所、大学から多くの招きを受けるが、国費留学の目的は日本の脆弱な医療体制の改善と伝染病の脅威から国家国民を救うことであると、柴三郎はこれらを固辞して1892年（明治25年）に帰国した。
連邦最高裁とその下に設置される下級裁判所は、合衆国憲法3条によってアメリカ合衆国の司法権を与えられた組織である。公平かつ公正に事実認定及び法の解釈を行い、法的な紛争を解決することを責務としており、特に合衆国憲法によって与えられた権利と自由を守るという役割を持つことから、「憲法の番人」と呼ばれる。合衆国憲法は三権分立の制度をとっており、立法権を担う連邦議会、行政権（執行権）を担う大統領、司法府である連邦裁判所がそれぞれ独立性を有するとともに、相互に監視・牽制しあうチェック・アンド・バランスのシステムが成立している。連邦議会は、(1)憲法3条に基づく下級裁判所を設置し、裁判所の管轄権を規定し、各裁判所の裁判官の定数を定める権限、(2)大統領の指名した連邦裁判官候補者を上院が承認する権限、(3)連邦裁判所の予算の承認権を有する。また、大統領は、連邦裁判官候補者を指名し、上院の承認の下に任命する権限を持つ。そのほか、連邦裁判所は、刑事事件の訴追や民事事件での連邦政府の代表を行う司法省、法廷警備や裁判官の警護を行う連邦保安官、連邦裁判所に建物を提供する連邦調達庁 (General Services Administration) など、各種の行政機関と密接な関係を持っている。しかし、同時に、司法には市民の自由を守るという使命があることから、裁判の遂行がこれらの政治権力によって歪められないよう、司法権の独立を保障するための憲法の規定が設けられている。第1に、憲法3条に基づいて任命された連邦裁判官は、終身の任期を保障されており、反逆罪、収賄罪その他の重罪・軽罪により連邦議会の弾劾を受け、有罪の裁判を受けた場合以外は罷免されることがない。第2に、憲法3条の裁判官は、在職中、報酬を減額されることはない。一方、連邦裁判所は、1803年のマーベリー対マディソン事件判決以来確立した違憲審査権の行使を通じて、連邦議会の制定した法律や行政府の行為に対する統制を行っている。州との関係では、連邦最高裁は州裁判所からの上訴管轄権を有する（後述の裁量上訴）とともに、州法に対しても合衆国憲法に反しないかの違憲審査権を行使し得るとの判例が確立している。また、州法が連邦法と抵触する場合には、連邦法が国の最高法規 (supreme law of the land) であると定める合衆国憲法6条2項によって、州の法律は無効とされる。したがって、連邦裁判所（特に最高裁）は、州政府の立法や行政について、合衆国憲法や連邦法の観点から統制を行う役割を有しているといえる。一方で、ほとんどすべての事件について一般的な事物管轄を有する州裁判所と異なり、連邦裁判所の事物管轄権は一部の事件に限られており（後述）、また、契約法、不法行為法など、州法の規律する広い領域については、連邦裁判所は州法に従うべきものとされている（後述のエリー原則）。