Badania surowicy Przyjaźń z Robertem Kochem mały|upright|Robert Koch Patolog Julius Friedrich Cohnheim dał Ehrlichowi możliwość przeprowadzenia szerszych eksperymentów we Wrocławiu. Cohnheim przedstawił go także Robertowi Kochowi, ówczesnemu lekarzowi powiatowemu w Wolsztynie. Koch w wolnym czasie wyjaśnił cykl życiowy patogenu wąglika. Od 30 kwietnia do 2 maja 1876 Koch prezentował we Wrocławiu swoje eksperymenty, których Paul Ehrlich był świadkiem w końcowej fazie studiów.
24 marca 1882 Robert Koch wygłosił w w Berlinie wykład na temat gruźlicy, w którym opisał, jak zidentyfikował jej patogen. Ehrlich określił później ten wykład jako swoje „największe doświadczenie naukowe”. Już dzień po wykładzie Kocha udoskonalił swoją metodę barwienia, którą Koch bez zastrzeżeń uznał. Od tamtej pory Ehrlich i Koch byli przyjaciółmi.
W 1890 r. Ehrlich przejął na zlecenie Kocha oddział gruźlicy w Szpitalu Miejskim Moabit. Między innymi badano tu domniemany lek Kocha na gruźlicę, tuberkulinę, którą Ehrlich również sobie wstrzyknął.