Kochs postulater oppgi at:
1. Mikroorganismen må være tilstede i alle tilfeller av sykdommen.
2. Mikroorganismen skal isoleres og dyrkes i ren kultur.
3. Den rene kulturen av mikroorganismen må forårsake sykdommen når den innføres i en sunn, mottakelig vert.
4. Mikroorganismen må isoleres på nytt fra den eksperimentelt infiserte verten.
Disse postulatene har blitt brukt til å identifisere årsakene til mange infeksjonssykdommer, inkludert tuberkulose, kolera og difteri. De er fortsatt et viktig verktøy i medisinsk mikrobiologi i dag.
I tillegg til arbeidet med Kochs postulater, utviklet Koch også flere fargeteknikker som brukes til å visualisere bakterier under et mikroskop. Han grunnla også Institutt for infeksjonssykdommer i Berlin, som senere ble omdøpt til Robert Koch-instituttet til hans ære.
Kochs arbeid hadde en dyp innvirkning på medisinfeltet og bidro til å legge grunnlaget for utviklingen av moderne mikrobiologi. Han regnes som en av de mest innflytelsesrike vitenskapsmennene på 1800-tallet.