R. 1885 bol Koch menovaný profesorom hygieny na univerzite v Berlíne a riaditeľom novozriadeného Inštitútu hygieny na tamojšej univerzite. R. 1891 sa stal čestným profesorom lekárskej fakulty v Berlíne a riaditeľ nového Inštitútu pre infekčné choroby (ktorý neskôr nazvali jeho menom), kde mohol pracovať s vedcami ako Ehrlich, von Behring a Kitasato, ktorí tiež urobili veľké objavy.

Počas tohto obdobia sa Koch vrátil k práci na tuberkulóze. Chcel zastaviť chorobu pomocou preparátu, ktorý nazval tuberkulín, vyrobeného z kultúr bacila tuberkulózy. Vyrobil dva preparáty tohto druhu nazvané starý a nový tuberkulín. Jeho prvá správa o starom tuberkulíne spôsobila rozruch. Nanešťastie, liečivá sila tohto preparátu, ktorú predpokladal Koch, bola väčšia ako skutočná, a pretože vzbudené očakávania neboli naplnené, názory sa obrátili proti tomuto preparátu a proti Kochovi.

Nový tuberkulín bol Kochom oznámený v r. 1896, ale jeho liečivá sila bola tiež sklamaním, napriek tomu viedol k objavom v diagnostike. V r. 1896 odišiel Koch do Južnej Afriky študovať pôvod inej choroby (angl. rinderpest), a hoci sa mu nepodarilo zistiť príčinu tejto choroby, úspešne zamedzil jej šíreniu pomocou injekčného preparátu. Potom nasledovala práca v Indii a Afrike na malárii, tažkej forme malárie (angl. blackwater fever), more a chorobe hovädzieho dobytka a koňov spôsobovanej organizmom Trypanosoma (angl. surra). R. 1898 publikoval svoje poznatky o týchto chorobách.

Krátko po svojom návrate do Nemecka bol poslaný do Talianska a do trópov, kde potvrdil prácu sira Ronalda Rossa o malárii a uskutočnil užitočné výskumy rôznych druhov malárií a ich kontroly pomocou chinínu. Bolo to počas týchto rokov Kochovho života, keď prišiel k záveru, že bacily spôsobujúce ľudskú a hovädziu tuberkulózu nie sú rovnaké a jeho výpoveď o tomto názore na Medzinárodnom lekárskom kongrese o tuberkulóze v Londýne r. 1901 spôsobila mnoho sporov a odporu. Teraz je však známe, že Koch mal pravdu.

Jeho práca o týfuse viedla k myšlienke, že táto choroba sa prenáša oveľa častejšie z človeka na človeka ako pitnou vodou a to viedlo k novým bezpečnostným opatreniam. V decembri 1904 bol Koch vyslaný do Nemeckej východnej Afriky aby študoval chorobu hovädzieho dobytka (angl. East Coast fever). Urobil dôležité výskumy, nielen ohľadne tejto choroby, ale taktiež o patogénnych druhoch Babesia a Trypanosoma a o chorobe (angl. tickborne spirochaetosis) pokračujúc vo výskumoch týchto organizmov po svojom návrate domov. Koch obdržal mnoho cien a medailí, čestné doktoráty univerzít v Heidelbergu a Bologni, čestné občianstvá Berlína, Wollsteina a rodného Clausthalu, čestné členstvo učených spoločností a akadémií v Berlíne, Viedni, Posene, Perugii, Neapole a New Yorku. Bol mu udelený nemecký rád koruny, veľký kríž nemeckého rádu červeného orla (prvýkrát udelený lekárovi) a rády z Ruska a Turecka. Dlho po jeho smrti bol v niekoľkých krajinách oceňovaný in memoriam.V r. 1905 dostal Nobelovu cenu za fyziológiu a medicínu za výskumy a objavy na poli liečenia tuberkulózy. R. 1906 sa vrátil do Strednej Afriky a robil ďalšie významné výskumy.R. 1866 sa oženil s Emmy Fraats. Mali jedno dieťa, Gertrud. R. 1893 sa druhýkrát oženil s Hedwigou Freiberg.Zomrel 27. mája 1910 v Baden-Baden.          

Postuláty Kocha

Heinrich Hermann Robert Koch (1843-1910) postuloval princípy, kedy možno považovať organizmus za príčinu ochorenia:  

1. Organizmus sa musí nájsť vo všetkých prípadoch ochorenia a jeho rozloženie musí zodpovedať pozorovanej poruche.
2. Organizmus sa neobjavuje v žiadnej inej chorobe ako náhodný, nie patogenetický parazit.
3. Organizmus sa musí dať kultivovať mimo tela hostiteľa opakovane v čistej kultúre a organizmus takto izolovaný musí zopakovať ochorenie na inom citlivom zvierati (Koch, 1890). 

Aj keď sa neskôr preukázalo, že jestvujú zdraví prenášači niektorých ochorení, že v niektorých prípadoch technické metódy nedokázali prítomnosť mikroorganizmu, napríklad pri diphterii sa nedokázala prítomnosť mikroorganizmov v srdci. Taktiež, že streptokoky sa našli v prípadoch puerperálnej sepse, avšak aj v normálnej vaginálnej flóre a že bacil lepry nebol nikdy vykultivovaný, hoci jeho prítomnosť sa dokázala. Všetky tieto poznatky však nijako neznižujú epochálny význam Kochových postulátov. Neskôr objav vírusov viedol k modifikácii Kochových postulátov. Ako uvádza Rivers (1937) musí sa nájsť špecifický vírus združený s ochorením s určitým stupňom pravidelnosti, vírus sa musí dokázať u chorých jednotlivcov, nie ako náhodný nález, ale ako príčina študovaného ochorenia a tretí Kochov postulát nemožno použiť, lebo vírusy vyžadujú žijúcu kultúru pre kultiváciu. Výsledkom bola klasifikácia ochorení a syndrómov podľa príčiny.