Gracias a su arduo trabajo, Koch descubrió Bacillus anthracis en 1875 y desde entonces se ha hecho famoso en el mundo de la medicina.
En 1880, el gobierno alemán nombró a Koch consejero del Imperio Alemán e investigador en el Hospital de Berlín, y estableció un laboratorio de investigación en el Hospital de Berlín, con dos asistentes para él.
A partir de 1881, Koch aprovechó las condiciones favorables y comenzó experimentos para explorar la causa de la tuberculosis. Cada vez que en el hospital se realizaba la autopsia a un paciente con tuberculosis, Koch tenía que estar presente y extraer algunos nódulos de tuberculosis. De vuelta en el laboratorio, estos nódulos se rompieron, se untaron sobre vidrio y luego se observaron cuidadosamente con un microscopio de alta potencia. Cada vez fue igual que antes, sin microorganismos anormales en el frotis. "¿Podría ser del mismo color que los materiales circundantes, por lo que no podemos encontrarlo?" Koch y su asistente decidieron intentar teñirlo. Comenzaron a preparar tintes químicos de varios colores, hicieron muchos frotis de tuberculosis y realizaron experimentos grupales con tintes de diferentes colores. Koch observó paciente y cuidadosamente cada uno de ellos y, efectivamente, encontró puntos brillantes granulares bajo el microscopio. Algunos de estos aspectos destacados están dispersos individualmente y otros están organizados entre sí. Más tarde, él y sus asistentes descubrieron una amplia variedad de nódulos de tuberculosis en Berlín, tanto humanos como animales. Luego, los frotis teñidos se utilizaron para observación.
Un gran número de observaciones indican que estos puntos brillantes granulares son todos el mismo Mycobacterium tuberculosis. Koch estaba exultante con el descubrimiento de la tuberculosis. Continuó su investigación sin parar y, después de 16 días, finalmente obtuvo un cultivo puro de Mycobacterium tuberculosis que contenía medio suero. Inoculó este cultivo puro en animales, que también contrajeron tuberculosis.
En este punto, Koch finalmente logró demostrar que Mycobacterium tuberculosis es la causa de la enfermedad infecciosa de la tuberculosis.
El 24 de marzo de 1882, Koch presentó un informe académico sobre la "tuberculosis" en la Universidad de Berlín y publicó los resultados de su investigación sobre el descubrimiento de Mycobacterium tuberculosis. El descubrimiento de Mycobacterium tuberculosis proporciona una base científica para la investigación de fármacos y tratamientos, y sienta una base sólida para que la humanidad venza el mal de la tuberculosis.