W 1959 r. spowodował, że Federalny Trybunał Sprawiedliwości Niemiec przekazał sprawę zbrodniarzy SS z KL Auschwitz-Birkenau do sądu krajowego we Frankfurcie nad Menem. W grudniu 1963 rozpoczął się proces karny przeciw Robertowi Mulce i 21 innym oskarżonym. Mulka został skazany na 14 lat więzienia.
Fritz Bauer przekazał izraelskiemu Mosadowi informację o miejscu pobytu Adolfa Eichmanna w Argentynie, uzyskaną od byłego więźnia obozu (Lothara Hermanna), zdecydowanie przyczyniając się do ujęcia zbrodniarza w maju 1960. Posłużył się pośrednictwem Mosadu, nie ufając władzom Niemiec.
Przeważająca część działalności Fritza Bauera w powojennych Niemczech przypadła na okres rządów Konrada Adenauera (1949–1963), kiedy to Niemcy unikały rozliczania się z udziału w zbrodniach nazistowskich. Znaczna część pracowników niemieckiego wymiaru sprawiedliwości o nazistowskiej przeszłości odnosiła się do Fritza Bauera z niechęcią. Musiał działać wbrew biernemu oporowi niektórych podwładnych. Bauer określił ten fakt z ironią: „Gdy opuszczam mój pokój służbowy, wchodzę na teren nieprzyjacielski”.
Okoliczności śmierci 1 lipca 1968 został znaleziony martwy w swoim mieszkaniu we Frankfurcie.