Con la ricerca microscopica della zecca "Ixodes scapularis", specie a sé stante della "Ixodes dammini," causa della febbre delle montagne Rocciose nel 1981 Burgdorfer scoprì la causa della Rickettsia da altri batteri: Spirochaetes. Burgerdorfer fece una lunga ricerca con la successiva scoperta della causa della malattia di Lyme. Nel siero sanguigno i pazienti avevano gli anticorpi contro la malattia. La scoperta fu pubblicata nel 1982 su "Science", e presentata al primo simposio della Lyme-Borreliose del 1983 alla università di Yale; il batterio venne in suo onore designato "Borrelia burgdorferi". L'identificazione del patogeno permise altre ricerche sulla trasmissione e guarigione della malattia di Lyme.