細菌学の最先端をいくコッホの研究所に入りました。1889年に破傷風菌の純粋培養に成功、翌年、破傷風菌の毒素を取り出すことにも成功して、病気の症状を起こすのは菌そのものでなく、菌がつくり出す毒素であることを証明しました。日本に帰国した柴三郎は、伝染病研究所を設置、ここでペスト菌の発見や多くの業績を残すと同時に、志賀潔などすぐれた科学者を育て、1915年には、自力で北里研究所を建て、伝染病退治にその生涯を費やしたのです。