Importante fu la figura del nonno, che lo iniziò alla conoscenza della fotografia e della microscopia e gli insegnò a giocare a scacchi. A Pasqua del 1862, all'età di 19 anni, Robert Koch si diplomò e, a seguito delle insistenze dei genitori, si iscrisse alla facoltà di medicina all'Università di Gottinga. Conobbe il fisiologo Georg Meissner, il clinico Karl Hassle e l'anatomista Friedrich Gustav Jakob Henle, tre medici che ebbero un grande ascendente su di lui.