觀察中，他發現在黑色血液裏，有幾粒像灰塵一樣的東西散在血液中。
“這是什麼呀？”
再仔細觀察，他看出這幾粒灰塵似的東西很像一根根小木棒，有的是單獨一根，有的是幾根連在一起。看著看著，他腦子裏突然產生了一個問號，難道這就是炭疽病病毒嗎？為了證實這個猜想，他進行了艱辛的實驗。在這一段時間裏，隻要聽說牲畜死亡的消息，無論路途多麼遙遠，他都要親自趕去，每次都帶上一大堆試管，把它裝滿死去牲畜的血液。他一直觀察了好幾個月，做過無數次的對照試驗，他發現在每一例死羊或死牛的血液標本中，都能看到這樣的“小木棍”和“小線條”，而在健康的牛羊血液中，卻找不到。現在可以肯定，“這些家夥一定是炭疽病的病源！”科赫對此深信不疑，但是作出科學結論還需要大量的事實來證明。
關於炭疽病，歐洲已經有人先於科赫進行過研究，法國的內科醫生達萬、著名的雷伊、德國人玻蘭德等許多學者，以及偉大的微生物學先驅巴斯德都在研究炭疽病。但是，他們都沒有找到可靠的證據。
當時，可怕的炭疽病嚴重地威脅著歐洲大陸。肥沃的牧草，溫和的氣候，給牲畜提供了良好的生存條件。可是幾十年來，人們在炭疽病麵前束手無策。它奪走一個富裕農戶的五六百隻肥羊，就像平地刮一陣風那麼容易。一頭小牛早晨還在青蔥的草地上撒歡兒，下午就像霜打的莊稼那樣垂下了頭。晚上，這頭小牛就四腳朝天了。死去的牛羊的血是暗黑色的，一隻死了，成群跟著倒下。有時牲畜的主人或牧工也會染上這種可怕的炭疽病，他們往往是皮膚上長癤子，在一陣陣嚇人的咳嗽聲中死去。
這種颶風般的傳染病對人們的威脅太大了，它蔓延的速度也驚人。有人對歐洲農民麵臨的炭疽病打擊表示憂慮，對整個歐洲的肉食供應前景表示擔心。而當時的科學研究，還不能幫助人們從這種絕境中解脫出來，許多人甚至認為這是上帝對人類的懲罰。
科赫決心揭開炭疽之謎。
終於成功了，科赫在自己的實驗報告中寫道：
“在尋找傳染病的病原菌時，應該注意：第一，同一種微生物，會因條件、環境不同而變換它的形狀。第二，必須把這種微生物進行人工培養，以便觀察它的生長變化和用於實驗。第三，必須用培養液在動物身上進行試驗，以確證是否能引起疾病發生。”科赫在詳細地介紹了實驗的方法後，在結尾部分又具體提出：
“炭疽病在活著的動物體內是以小棍狀物存在，在動物死後或離開動物身體時，由於客觀條件惡化，它以小串珠子形式的孢子存在，至於在野外，它是以小得眼睛看不見的串珠形式散在各個角落。當它再進入動物體內時，馬上恢複成小棍形狀並迅速繁殖，進而破壞血液。”
1878年4月30日，是沃爾斯頓氣候最宜人的季節。科赫送往布雷斯勞植物生理學會的實驗備受青睞。今天，他——一個鄉村醫生被布雷斯勞大學植物生理研究所所長、著名學者費爾迪南德·科恩教授邀請，去那裏講學。他隨身帶去了裝有小白鼠的籠子和一架顯微鏡。
他整整演講了五天。他的演講，沒有驚人的言詞，也沒有情緒激昂的論證，隻是一直表演著他的實驗，簡要地說明他的研究過程。當科赫的第一批實驗剛做完，病理學教授尤利烏斯就急忙跑回他的研究所去召喚他的助手們：“你們快把所有的事情都放下，去聽科赫講演！這個人有異乎尋常的發現。他的方法既簡單又準確。他雖與科學界相隔絕，但卻成功了！簡直絕妙極了。”
不久，科赫一篇題為《炭疽病病原學，論炭疽病杆菌發育史》的報告，在《植物生物學》雜誌上發表了。