Durante la sua carriera da assistente Ehrlich affrontò una considerevole quantità di lavoro scientifico, che pose le basi per le sue future e più importanti scoperte. Nonostante ciò, si mostrò sempre scrupoloso e gentile nei confronti dei pazienti ed estremamente abile anche nelle analisi chimiche, grazie all'esperienza nel campo della colorazione. Durante questo periodo Ehrlich si sposò con Hedwing Pinkus di Neustadt, la figlia diciannovenne di una famiglia legata ad un'importante industria della Slesia superiore. Dopo l'annuncio da parte di Robert Koch dell'isolamento del bacillo della tubercolosi, nel 1882, Ehrlich cominciò subito a sperimentare metodi di colorazione sul batterio di forma circolare che aveva trovato nei campioni provenienti da pazienti affetti da tubercolosi e dei quali non aveva saputo dare spiegazione fino ad allora. Ottenuto, fortuitamente, quasi subito un grande progresso nella colorazione dei bacilli, si mise in contatto con Koch per mostrargli la sua scoperta. Questi, in una sua successiva pubblicazione, riconobbe l'importanza della colorazione operata da Ehrlich.