In questi anni conobbe Julius Cohnheim, un esperto in patologia sperimentale e direttore dell'Istituto di Patologia di Breslavia, i cui metodi saranno cruciali per il lavoro di Koch. Nel 1880 Koch fu chiamato come membro straordinario all'ufficio di sanità imperiale e successivamente fu nominato consigliere imperiale per la sanità. All'istituto di sanità a Berlino Koch poté condurre le sue numerose sperimentazioni. Da allora cominciò l'ascesa rapida scientifica dell'istituto e nessun altro istituto in Germania e, probabilmente nel mondo, era così all'avanguardia come quello a Berlino sotto la sua guida. Nel 1882 Koch rese noto il suo lavoro sull'agente patogeno della “peste bianca“ – il bacillo della tubercolosi.