Pasteur påviste hvordan forskjellige typerfermentering forårsakes av bestemte typerbakterier oggjærsopper og at dissemikroorganismene ikke oppstod ved såkalt spontangenerasjon, men måtte tilføres utenfra. Disse forsøkene gav støtet til den britiske legenJoseph Listers innføring avantiseptikken.

I 1857 ble Pasteur forskningssjef i Paris. I 1864 ble han sendt tilJura fordi vindyrkerne der holdt på å bli ruinert av uhell med vinleggingen. Der fant han at vinen ble sur på grunn av en parasitt. Han fant også ut at den kunne fjernes ved å varme oppvinen i kort tid. Denne metoden har senere fått navnetpasteurisering og brukes nå blant annet for å gjøremelk holdbar.

Året etter befridde han silkeindustrien for en sykdom som rammetsilkeormene og som ble fremkalt avmikroorganismer.

I 1877 rettet Pasteur sin interesse motmiltbrann(anthrax), en sykdom som rammet sauebestanden voldsomt. Dette arbeid ble avbrutt noen år senere, da han en tid arbeidet med å finne årsaken tilhønsekolera. Han isolerte mikroben som forårsaket sykdommen og fremstilte envaksine mot den. Han nådde tilsvarende resultater når det gjaldt miltbrann, men dette ble møtt med sterk skepsis. Likevel vakte det begeistring da Pasteur ved et eksperiment med vaksinerte og uvaksinerte dyr beviste vaksinens effektivitet.

Han kastet seg deretter over studiet av hundegalskap (rabies) og oppnådde også her fremragende resultater. I 1885 helbredet han en ung gutt som var bitt av en hund med rabies. På grunn av dette tok Académie des Sciences initiativ til å opprette Pasteur-instituttet i Paris. Instituttet ble grunnlagt i 1887, men Pasteur var da så svekket av sykdom at han ikke kunne lede eller arbeide ved instituttet.