Ludwik Pasteur w 1859 wykazał, że proces fermentacji jest spowodowany przez wzrost mikroorganizmów, między innymi bakterii (oprócz nich za proces są odpowiedzialne drożdże i pleśń, które nie są bakteriami, a grzybami). Wraz z Robertem Kochem Pasteur od samego początku był zwolennikiem teorii wywoływania chorób przez bakterie. Robert Koch był pionierem w zakresie mikrobiologii medycznej. Pracował nad cholerą, gruźlicą i wąglikiem. W badaniach nad prątkami gruźlicy, Koch ostatecznie potwierdził swoją teorię dotyczącą rozwoju chorób bakteryjnych, za które przyznano mu Nagrodę Nobla w 1905. Ustalił on także pewne reguły, pozwalające sprawdzić czy dana bakteria jest chorobotwórcza, lub czy dana choroba jest wywoływana przez bakterie.
Ernst Ruska skonstruował w 1931 roku pierwszy mikroskop elektronowy, dzięki czemu umożliwił dokładne obserwacje bakterii.