Han kom med viktige grunnleggende bidrag til bakteriologien: Sammen med Carl Fraenkel sammenfattet han Kochs lærer i et verk med bakteriekunnskapens grunnriss. Han var den første til å beskrive bakteriolysen. I 1896 oppdaget han . Han var også en av oppdagerne av vaksinasjoner mot tyfus. Han samarbeidet på sine to store ekspedisjoner med forskere som Georg Gaffky og Robert Koch, internisten og epidemiforskeren Georg Sticker og bakteriologen Adolf Dieudonné). Pfeiffer var den første som beskrev endotoksiner og deres virkning.