Quando Koch iniziò la sua ricerca conosceva già il lavoro di Villemin e di altri che avevano continuato i suoi esperimenti come Julius Conheim e Carl Salmosen. Egli ebbe inoltre accesso al “reparto tisi” del Berlin Charitè Hospital. Prima di confrontarsi con il problema della tubercolosi, lavorò con la malattia causata dall'antrace e scoprì l'agente che la causava: il Bacillus anthracis. Durante la sua prima ricerca divenne amico di Ferdinando Cohn, il direttore dell'Institute of Vegetabel Physiology ed insieme lavorarono per sviluppare metodi di coltura di campioni di tessuto. Il 18 agosto 1881, mentre macchiava il materiale tubercolotico con il blu di metilene, notò strutture rettangolari, ma non fu capace di dire se fosse solo un effetto del solo colore. Per aumentare il contrasto, decise di aggiungere il marrone di Bismarck, dopo di ciò le strutture divennero brillanti e trasparenti. Migliorò la tecnica variando le concentrazioni di alcali nella soluzione per colorare fino a che non furono create le condizioni ideali per vedere i bacilli.