列文虎克发现微生物200年后，通过许多科学家的努力，特别是法国伟大的科学家巴斯德的一系列创造性的研究工作，人们才开始认识微生物与人类有着十分密切的关系。今天，我们把研究微生物的科学称作微生物学，巴斯德和科赫是公认的微生物学奠基人。他的工作为今天的微生物学奠定了科学原理和基本的方法。
巴斯德在大学里学的是化学。由于他不到30岁便成了有名的化学家，法国里尔城的酒厂老板便要求他帮助解决葡萄酒和啤酒变酸的问题，希望巴斯德能在酒中加些化学药品来防止酒类变酸。巴斯德与众不同的地方是他善于利用显微镜观察，这使他在化学上有过前人没有的重要发现。所以在解决葡萄酒变酸问题时，他首先也是用显微镜观察葡萄酒，看看正常的和变酸的葡萄酒中究竟有什麽不同。结果巴斯德发现，正常的葡萄酒中只能看到一种又圆又大的酵母菌，变酸的酒中则还有另外一种又小又长的细菌。他把这种细菌放到没有变酸的葡萄酒中，葡萄酒就变酸了。于是巴斯德向酿酒厂的老板们指出，只要把酿好的葡萄酒放在接近50℃的温度下加热并密封，葡萄酒便不会变酸。酿酒厂的老板们开始并不相信这个建议。巴斯德便在酒厂里做示范。他把几瓶葡萄酒分成两组，一组加热，另一组不加热，放置几个月后，当众开瓶品尝，结果加热过的葡萄酒依旧酒味芳醇，而没有加热的却把人的牙都酸软了。从此以后，人们把这种采用不太高的温度加热杀死微生物的方法叫做巴斯德灭菌法。直到今天，我们每天食用的牛奶还是采用巴斯德灭菌法来保鲜的。
因为解决了葡萄酒变酸问题，巴斯德在法国的名声大振。正好这时法国南部的丝绸工业遇到了很大的困难，因为用做原料的蚕茧大幅度减产。减产的原因是一种叫做“微粒子病”的疾病使蚕大量死亡。人们又来向巴斯德求援了。1865年，巴斯德受农业部长的重托，带着他的显微镜来到了法国南方。经过几年的工作，其间他还得过严重的脑溢血病，但是，他发现微粒子病的病根是蚕蛹和蚕蛾受到了微生物的感染。针对病因，巴斯德向蚕农们表演了如何选择健康蚕蛾的方法，要求他们把全部受感染的蚕和蚕卵，连同桑叶都烧掉，只用由健康蚕蛾下的卵孵化蚕。蚕农们依照巴斯德的办法，果然防止了微粒子病，挽救了法国的丝绸工业。为此，巴斯德受到了法国皇帝拿破仑3世的表彰和人民的热烈称颂。
研究葡萄酒和蚕病取得巨大成功之后，巴斯德开始主张传染病是由微生物引起的。正因为微生物能够通过身体接触、唾液或粪便散布，便可以从病人传播给健康的人而使人生病。这种观点后来被许多医生的观察和治病经验证实了。其中德国医生科赫和他的老师贡献最大。为此德国聘请巴斯德担任波恩大学教授并授予他名誉学位，可是，这时普法战争已经爆发，法国大败，热爱祖国的巴斯德拒绝了德国给他的荣誉。1873年，巴斯德当选为法国医学科学院的院士，虽然他不是医生，连行医的资格都没有，但历史已经证明，巴斯德是最伟大的“医生”。
19世纪70年代，巴斯德开始研究炭疽病。炭疽病是在羊群中流行的一种严重的传染病，对畜牧业危害很大，而且还传染给人类，特别是牧羊人和屠夫容易患病而死亡。巴斯德首先从病死的羊血中分离出了引起炭疽病的细菌——炭疽杆菌，再把这种有病菌的血从皮下注射到做试验的豚鼠或兔子身体内，这些豚鼠或兔子很快便死于炭疽病，从这些病死的豚鼠或兔子体内又找到了同样的炭疽杆菌。在实验过程中，巴斯德又发现，有些患过炭疽病但侥幸活过来的牲口，再注射病菌也不会得病了。这就是它们获得了抵抗疾病的能力（我们今天叫做免疫力）。巴斯德马上想起50年前詹纳用牛痘预防天花的方法。可是，从那里得到不会使牲口病死的毒性比较弱的炭疽杆菌呢？通过反复试验，巴斯德和他的助手发现把炭疽杆菌连续培养在接近45℃的条件下，它们的毒性便会减少，用这种毒性减弱了的炭疽杆菌预先注射给牲口，牲口就不会再染上炭疽病而死亡了。1881年，巴斯德在一个农场进行了公开的试验。一些羊注射了毒性减弱了的炭疽杆菌；另一些没有注射。4个星期后，又给每头羊注射毒力很强的炭疽杆菌，结果在48小时后，事先没有注射弱毒细菌的羊全部死亡了；而注射了弱毒细菌的则活蹦乱跳，健康如常。在现场的专家和新闻记者欢声雷动，祝贺巴斯德伟大的成功。的确，巴斯德的成就开创了人类战胜传染病的新世纪，拯救了无数的生命，奠定了今天已经成为重要科学领域的免疫学的基础。1885年，巴斯德第一次用同样的方法治好了被疯狗咬伤了的9岁男孩梅斯特。后来梅斯特成了巴斯德研究院的看门人，1940年，当法国被德国占领时，64岁的梅斯特因为拒绝法西斯军人强迫他打开巴斯德的陵墓而自杀了。
1996年巴斯德逝世100周年时，全世界微生物学和医学工作者举行了许多活动来纪念他，因为他的研究成果直到今天仍然在给人类带来巨大的幸福。