Koch ble doctor medicinae i 1866 og distriktslege i Wollstein (provinsen Posen) i 1872. Ved siden av sin virksomhet som lege, gjorde han omfattende forskning angående miltbrannens årsak, (1876). Etter at han offentliggjorde sine studier om sårinfeksjonssykdommer i 1878 (), ble han i 1880 fast medlem av Reichsgesundheitsamt i Berlin. Der fortsatte han arbeidet med miltbrannen, og endret læren om desinfisering fullstendig. En viktig oppfinnelse av Koch var å dyrke bakterier på faste eller stivnede medier, noe som gjorde det mulig å få fram omstillingen av ulike arter av bakterier, og dermed relativt enkelt og trygt isolere sykdomsbringende mikroorganismer fra en blanding av flere mikroorganismer.