Il suo progetto fu di trovare molecole in grado di attaccare il parassita e non l'ospite (1891). I primi grandi successi vennero contro i tripanosomi, protozoi che minavano anche l'uomo con la terribile malattia del sonno: i "proiettili" (la metafora è di Ehrlich) erano due derivati azoici della benzidina, il rosso Trypan (1904) e il blu Trypan (1909). Al momento della scoperta dell'agente della sifilide, il Treponema pallidum, Fritz Schaudinn sottolineò che esso era più vicino ai protozoi che ai batteri. Questa quasi-analogia accese le speranze di Ehrlich, che sulla base di una precisa analogia chimica sostituì al gruppo azoico -N=N-, così attivo contro i tripanosomi, il gruppo -As=As-, con l'arsenico trivalente efficace contro la malattia del sonno. Dopo prove condotte con centinaia di sostanze sintetizzate "ad hoc", nel 1909 Ehrlich e il suo assistente giapponese Sahachiro Hata scoprirono che il composto 606 (il salvarsan) era attivissimo contro le spirochete della sifilide. La tossicità di questo prodotto venne attenuata nel 1912, con la produzione del composto 914 (il neosalvarsan). Malgrado gli effetti secondari, le molecole di Ehrlich rimasero l'unico rimedio efficace contro la sifilide fino all'avvento degli antibiotici.