微生物学的建立可能是生物学史上可以与进化论相媲美的伟大成就。它确立了生物界除众所周知的植物、动物之外的另一大类即微生物的存在。更重要的是，它揭示了疾病的原因是微生物在作怪，从而指明了治疗疾病的正确途径。法国化学家和生物学家巴斯德是微生物学的伟大创立者。
巴斯德1822年12月27日生于法国汝拉省的多尔。父亲曾经是拿破仑手下的一名士兵，因作战骁勇，被拿破仑战地授勋。巴斯德出生的时候，父亲已经退伍，过着以制鞋为业的贫困生活。巴斯德从小聪明伶俐，特别有绘画天赋，他自己也希望长大能成为一名艺术家。但后来，他被科学吸引了，希望从事科学研究。不过他的学习成绩并不理想，直到1843年才考入巴黎高等师范学校。
在大学里，他选修了著名化学家杜马的课程，这使他坚定了从事化学研究的决心。他的学习成绩也越来越好。他毕业后从事的第一项研究是关于有机化学的结构研究。法国化学家比奥已经发现，平面偏振光在通过有机化合物溶液时会发生偏振面的偏转，即出现旋光性，而且有的有机物表现出左旋光性，有的表现出右旋光性。19世纪40年代，人们发现酒石（在酿制葡萄酒的过程中出现的一种沉淀物）在盐酸中形成的酒石酸有右旋光性，但具有同样化学成分的另一种酒石酸却没有旋光性，因而被称为外消旋酒石酸。这种现象使当时的化学界十分迷惑。巴斯德对此进行了研究。
在显微镜下，巴斯德发现酒石酸盐的晶体可以分成两类，一类溶解后具有左旋光性，另一类溶解后具有右旋光性，它们混合在一起后，旋光性就消失了。这个重要的发现不仅解开了外消旋酒石酸的非旋光性之谜，而且使他发现了从前不为人们所知的左旋光性的酒石酸。
巴斯德关于酒石酸旋光性的研究推动了立体有机化学的发展，因为它指示人们通过对有机物的偏振光学性质的研究推知其内部的结构。巴斯德本人因此获得了很高的荣誉。英国皇家学会授予他伦福德奖章，许多大学聘他为教授。1849年，他接受了斯特拉斯堡大学的化学教授职位。1854年，他被委任为里尔大学的化学教授和理学院院长。1857年，他回到母校巴黎高等师范学校任教务主任。
在里尔期间，当地发达的酿酒业促使他研究酒精发酵问题。也正是对发酵问题的研究使他开创了一门崭新的学科：微生物学。
早在18世纪初，许多显微学家就在显微镜底下发现了微小的生物，18世纪末期又发现了细菌。细胞理论的创立者施旺已经提出发酵是由酵母中的微小细胞引起的。他还建议用加热的方法杀死这些微小细胞，以避免有机物腐败。施旺是一个十分胆怯、内向的人，没有着力宣传这些卓越的看法，因此影响不大。
放置久了的葡萄酒和啤酒常常变酸，使法国的酿酒工业蒙受巨大的损失。里尔的一位酿酒商向巴斯德这位著名的化学家请教，是否有一种化学药品可以制止这种变酸过程。巴斯德从工厂取来了样品，在显微镜下观察，结果发现，未变酸的酒里有一种圆球状的酵母菌，而变酸的酒里的酵母菌变得很长。这表明，在酒里存在两种不同的酵母菌。前者产生酒精，后者产生乳酸（使酒发酸）。发酵和变酸实际上都是酵母菌导致的。巴斯德还发现，发酵不需要氧气，但需要活的酵母菌，因此，发酵过程是一种生物学过程，而不是一种化学过程。为此，他与著名化学家李比希发生了争论，因为李比希坚持发酵过程纯粹是一种化学过程。
巴斯德在发现了发酵过程的微观机制之后，就着手解决葡萄酒或啤酒发酸问题。道理很简单，酒酿制好后，酒中的杆状酵母菌即乳酸杆菌必须去掉，否则它们会继续使酒变酸。巴斯德经多次实验发现，慢慢将酒加热到55℃，酒中的乳酸杆菌就可以被杀死。将它们密封起来，酒就不会发酸了。这个方法由于太简单，反而使许多工厂主不相信，觉得事情岂能如此简单。巴斯德向他们做示范，给一些酒加热密封，另一些不加热。过了几个月，加热过的酒完好如初，那些没加热的都变酸了。这种温热杀菌法今天被称为巴斯德灭菌法。由于它有效而简单，法国酿酒厂家很快就都采用了这种方法。今天我们饮用的牛奶就是采用这种方法灭菌的。
微生物在发酵过程中起决定作用的发现，使巴斯德卷入了另一场关于自然发生说的争论。自然发生说主张，许多小生命是自然界随时自动产生的，比如苍蝇、蛆甚至老鼠等都是在肮脏的自然环境中自然产生的。赫尔蒙特曾提出，把糠和旧破布塞进一个瓶子里，将瓶子放在阴暗的床底下，瓶子里就会生出小老鼠。这些看法普遍流行，到了巴斯德时代依然有许多著名的生物学家相信。有一位学者宣称，巴斯德的灭菌法不灵，因为酵母菌会在有机液（如酒、牛奶等）中自然发生。当然，如果酵母菌真会自然发生，巴斯德的灭菌法就从根本上无效。为此，巴斯德精心设计了实验，证明了自己的灭菌法完全有效。他将肉汤放入一个瓶内加热后密封起来，过了许多天，肉汤依然完好。他得出结论说，肉汤之所以变坏，是因为空气中的微生物进入了肉汤之中。
巴斯德的加热实验已是无可辩驳，自然发生论者又提出，并不是生命的自然发生说错了，而是加热过程破坏了生命自然发生的条件。这种说法使关于自然发生说的争论变得非常复杂。巴斯德决心回避生命的最终起源问题，而把注意力放在证明在消毒条件下微生物不可能自动产生出来。他仔细地研究了空气中的微生物，设计了一个又一个新实验来说明微生物是如何从空气中进入有机溶液中的。最著名的两个实验是曲颈实验和葡萄园实验。他将一个曲颈烧瓶在火上拉成一个弯曲的长颈，将有机液（如牛奶、肉汤等）放进去加热消毒。之后，由于瓶颈是弯曲的，空气虽然可以进入烧瓶内，但带菌的小颗粒被挡住了，有机液未受微生物侵害。一旦曲颈被打破，则有机液很快就变质了。葡萄园实验是专为著名生理学家伯纳尔做的，因为他相信发酵时不一定需要活的酵母菌。巴斯德建立了一座温室，将他的整个葡萄园全部封起来。等葡萄成熟后，只要不添加酵母菌，它们就不会自动发酵。
在一系列公开的判决性实验之后，巴斯德已使自然发生说声名扫地，他自己则成了一个神奇的人物。1865年，法国蔓延着一种丝蚕病，它使法国南部的养蚕业和丝绸工业蒙受巨大的损失。当时任农商部长的法国著名化学家杜马邀请巴斯德出面解决这个问题。巴斯德推说自己从来没有与丝蚕打过交道，杜马则认为他肯定能完成这个任务。巴斯德只好带着显微镜来到南方。他从患病的丝蚕以及桑叶中发现了两种微小的寄生物，意识到正是它们导致丝蚕生病的。巴斯德向杜马提出，唯一的办法是将染病的蚕和桑叶全都毁掉。杜马采纳了巴斯德看似激进但简单易行的办法，结果挽救了法国的养蚕业和丝绸工业。
巴斯德的微生物理论获得了越来越大的影响。在英国，外科医生李斯特率先将巴斯德消毒法用于外科手术。从前，他的病人有45%死于手术后，其原因都是伤口发炎溃烂。李斯特意识到，伤口发炎一定是细菌在作怪。他发明了石碳酸消毒法，对手术器械和创口消毒，使术后死亡比例降到15%。在法国，医生们非常保守，他们不听巴斯德的劝说，不相信巴斯德这位连医学学位都没有的人能对医学有多大贡献。但是，巴斯德从事的工作正带来了医学领域的一场革命，这将使他成为历史上最伟大的医生。
解决了丝蚕病后，巴斯德进一步研究高等动物的传染病。当时法国农村正流行着一种炭疽病，大批患病的马、牛、羊很快死去。有些显微学家已经从病羊的血液里发现了致病细菌是一种丝状体，但学界争论很大。巴斯德很仔细地将这种病菌从动物体内分离出来，将其反复稀释、纯化，得到比较纯粹的炭疽病菌，从而证明了炭疽病的发病原因正是这种炭疽病菌。巴斯德又一次提议，将那些患病的牲口全部杀掉，并烧掉尸体，深埋地下，以制止疾病蔓延。
细菌学发展到免疫学，是对人类文明的一个巨大贡献。免疫的概念是从预防天花开始的。天花是一种极为常见的流行病，在那个年代，几乎每个人都得过天花。此病极为可怕，许多人因此而丧失生命，幸存者有的全身长满麻子，有的面容被毁得不像样。著名英国物理学家胡克就因患天花而长了满脸麻子。但人们也发现，那些得过轻微天花的人，一旦病好，以后就永不得此病，也就是说获得了免疫能力。这个现象使人们产生了人为接种的想法。16世纪，中国人就已经开始接种人痘，即从轻微天花病人身上人工接染此病，从而达到预防的目的。这个方法通过阿拉伯人传到了欧洲，一时流行开来。启蒙运动的领袖狄德罗就十分鼓吹人痘接种法。但是，人痘接种非常不可靠，因为不能保证被接种者只患轻微的天花。英国医生詹纳注意到，有些得过牛痘（发生在牛身上类似于天花的一种轻微疾病）的人也永不得天花。他大胆地做过几次实验，发现确实如此。1798年，他公布了这一重要的发现。詹纳劝说英国王室率先种了牛痘，于是种牛痘法很快在欧洲推广，天花从此被人类制服。有趣的是，伦敦医学会也因詹纳拒绝参加关于希波克拉底和盖伦理论的考试，而不让他入会。他们不知道，詹纳才是人类历史上第一次真正制服一种疾病的伟大医生。
詹纳虽然发明了种牛痘法，但他并不知道为什么种牛痘就可以预防天花。巴斯德的微生物理论对此提供了根据。他在对鸡霍乱病的研究中发现，有毒病菌经过几代繁殖，毒性可以大大减弱。他还发现，若是用这些毒力极弱的细菌给鸡接种，鸡就获得了对鸡霍乱病的免疫能力。巴斯德将这一现象总结为接种免疫原理：接种什么病菌，就可以防治该病菌所引起的疾病。
在细菌层次上发现了免疫学的基本原理之后，巴斯德重新回到炭疽病的防治研究上来。他将自己提纯出来的炭疽病菌放在温热的鸡汤里培养，这样可以使病菌的毒性更快地减弱。在最终培养出毒性极弱的疫苗，准备采用的时候，没想到遭到许多人的反对和不信任。在实验室里反复进行试验并取得成功后，巴斯德决定公开试验。1881年5月5日，在一大群内科医生和兽医面前，巴斯德对48只绵羊中的24只、10头母牛中的6头、2只山羊中的1只进行接种。31日，试验主持人拿出了有毒的炭疽病菌液体，而且应观众的要求将病菌液体剧烈摇匀。庸医们又要求增大剂量，并交替对接种和未接种过的动物注射，以防巴斯德作弊。巴斯德一一按要求做了。一开始看到接种动物出现轻微反应，巴斯德也捏了一把汗。后来，没接种的动物一个接一个地死去，而接种过的动物全部没问题，他才松了一口气。结果，那些起先持怀疑态度的人全都转变了立场，巴斯德取得了巨大的胜利！
巴斯德最辉煌的工作是对狂犬病的征服。根据他的细菌免疫原理，巴斯德起初也认为狂犬病起因于一种细菌，但是在显微镜下，却总也看不到这种特殊的细菌。因此，他就无法将之分离出来加以培养（人们后来认识到，引起狂犬病的不是细菌，而是比细菌小得多的病毒）。经多次试验，巴斯德创造性地发明了活体培养法制取疫苗。他将狂犬的毒液接种到兔子的脑膜下，兔子死后将其脊髓提取出来，再接种到另一只兔子的脑膜下，这样经多次培养，得到了毒性极微弱的狂犬病疫苗。巴斯德发现，被狂犬咬伤到发病有一至两个月的潜伏期，如果在这段时间内直接给被咬伤者进行脑膜下接种，疫苗就可以事先发生作用，从而有效地制止狂犬病的发作。
1885年7月6日，一位名叫迈斯特的9岁男孩被狂犬病狗咬伤多处，几乎所有的医生都断定他无望生还。巴斯德只是给动物做过试验，尚未在人身上试过。在迈斯特父母的要求下，他用毒性十分微弱的狂犬病疫苗给迈斯特进行注射，之后逐渐加大毒性，直至7月16日注射了刚使一只兔子死亡的疫苗。巴斯德焦急地观察迈斯特，因为这毕竟是第一次给人体接种狂犬疫苗。但是，潜伏期过后，迈斯特却奇迹般地好了。狂犬病没有发作。
消息轰动了整个欧洲。人们纷纷把患者从世界各地送往法国巴黎，因为那里的巴斯德是唯一能解救他们的人。为了应付日益增多的患者，法国于1888年成立了巴斯德研究所。被巴斯德解救的第一个患者迈斯特当了这个研究所的看门人。1940年，纳粹德国占领巴黎时，想让迈斯特打开巴斯德的墓室，迈斯特为保守墓室的秘密而自杀。
如果说詹纳第一次使人类真正征服了一种疾病，那巴斯德则引导人们真正征服了许多种疾病。他使医学在治病救人方面显示出无与伦比的威力。也许正是他使欧洲人的平均寿命由40岁提高到70岁。科学在征服大自然中的威力、科学对增进人类幸福的作用，在巴斯德这里得到了最好的体现。他放弃了能使他获得巨大财富的巴斯德消毒法的专利权，以使之更好地为人类服务。这是他高尚品德的见证。他毕生坚持不懈地与自然发生说做斗争，与一群又一群保守而又无知的著名人士公开辩论，表现了追求真理的勇气和胆识。著名英国物理学家丁铎尔曾给巴斯德写信说：“在科学史上，我们首次有理由抱有确定的希望，就流行性疾病来说，医学不久将从庸医的医术中解放出来，而置于真正科学的基础上。当这一天到来时，我认为，人类将会知道，正是您才应得到人类最大的赞扬和感谢。”
1868年10月，巴斯德突然中风，身体左半侧丧失活动能力。之后病虽然好了，但元气大伤。1888年巴斯德研究所成立时，他都不能亲自出席成立典礼。但他一直顽强地工作，直到生命的最后一刻。1895年9月28日，巴斯德在巴黎去世，终年73岁。
在现代医学的诞生过程中，德国医生科赫也做出了重要的贡献。他在细菌学的原理和技术方面均做出了开创性的工作。当医学界就炭疽病的原因展开论战时，科赫用自己娴熟的技术分离出了炭疽杆菌，证明炭疽病正是由炭疽杆菌引起的。他研究了该菌的生活规律，发现15℃以下的干燥土壤可以防止炭疽病菌的传染和危害。
科赫还发展了细菌染色方法和营养明胶培养法，使人们能在实验室里更好地从事细菌学研究。1882年，他运用先进的细菌学技术分离出了结核杆菌。1884年又分离出了霍乱杆菌。这些杆菌极为细小，没有高超的技术根本分离不出来。1905年的诺贝尔生理学或医学奖授予了科赫，以表彰他在肺结核研究方面的成就。
