In 1862 starte Robert Koch zijn studie medicijnen aan de universiteit van Göttingen. Na kort als legerarts tijdens de Frans-Duitse Oorlog (1870/1871) gediend te hebben werd hij huisarts in Wollstein.
Nadat hij een microscoop van zijn vrouw had gekregen als cadeau voor zijn 29ste verjaardag, bouwde hij een hoek van zijn Wollstein-Klinik om tot een laboratorium en begon er de ziekten van zijn patiënten te bestuderen. In 1880 werd hij te Berlijn aangesteld bij het Keizerlijke Gesundheitsamt (Ministerie van Gezondhei
In 1877 deed hij in zijn laboratorium de ontdekking dat bacteriën de veroorzakers zijn van miltvuur (Bacillus anthracis), tuberculose (Mycobacterium tuberculosis) in 1882 en, op een expeditie naar Egypte en Calcutta, cholera (Vibrio cholerae).
In 1883 was hij hoogleraar hygiëne aan de Berlijnse universiteit, het huidige Robert-Koch-Institut, waar hij uiteindelijk geschikte laboratoriumruimte kreeg. Koch toonde aan dat bacteriën gekweekt kunnen worden op een vaste kweekbodem zoals een aardappel of op agar, dat werd bewaard in een door zijn collega Julius Richard Petri ontworpen petrischaaltje.
Voor de ontdekking van de bacterie die tuberculose veroorzaakt ontving hij in 1905 de Nobelprijs voor de Fysiologie of Geneeskunde.