I Det tredje rikes tid tok instituttet under sin nye leder Eugen Gildemeier del i noen i de overgrep som fant sted under nasjonalsosialismen, som for eksempel eksperimenter rettet mot utviklingen av vaksiner mot tyfus, der man benyttet seg av fanger i konsentrasjonsleiren Buchenwald i 1941, eksperimenter som førte til at 127 av de 537 involverte fanger døde. Instituttet fikk navnet Robert Koch-instituttet i 1942. Etter krigsslutt var det bare noen få av forskerne der som ble gjenstand for rettslig oppfølging. Deres forbrytelser ble for det meste ignorert for resten av århundret.