コレラ菌
エジプトでの流行が終息した後、コッホらはインドのカルカッタに赴きさらに調査を続けた。その結果、カルカッタのコレラ患者の糞便や死者の腸管からも、コッホがアレクサンドリアで見つけたものと同じ細菌が存在し、一方コレラ以外で死んだ死者の腸管にはこの菌が存在しないことを見出した。そこでコッホはこの細菌こそがコレラの原因菌であると考え、その形態からコンマ状桿菌(Kommabazillus)と呼んだ。コレラ菌は、ヒト以外の実験動物にはコレラを起こさなかったため、コッホの原則のすべてを満足しなかったものの、コッホは本菌がコレラの原因であると結論し、1884年にドイツ政府に報告した。このことによってコッホはコレラ菌の発見者として広く認知され、コレラ菌には"Vibrio comma"という学名が与えられたが、後にパチーニの業績が見直され、コッホが発見した菌が既に30年前に発見されていたものと同じであることが明らかになり、分類学上の取り決めに従って、先に名付けられた"V. cholerae"が優先され、正式な学名になった。
細菌
20世紀に入ると培養法が確立されたことも相まって細菌の研究が進んでいく。それまでは、多くの病気が細菌によって引き起こされることが分かっても、対症療法しか存在しなかったが、1910年、パウル・エールリヒと秦佐八郎によって初の抗菌剤サルバルサンが開発され、1929年にはアレクサンダー・フレミングによって抗生物質ペニシリンが発見された。
細菌の知識が深まるにつれ、分類学上での細菌の位置づけはしばしば変更されている。発見時は2界説に従い植物界に振り分けられ、1866年にはエルンスト・ヘッケルによって単細胞生物をまとめた原生生物界に組み入れられた（3界説）。1930年頃になると原核生物と真核生物の違いが認識され、2帝説原核生物帝（1937年）、次いで4界説（のち5界説）モネラ界（1956年）が提唱された。現在に至る一般の細菌のイメージは5界説における原核生物に対応している（藍色細菌は、旧名藍藻の概念としては除くこともある）。しかし、1977年、カール・ウーズらによって原生生物界の単系統性に疑問が投げかけられ、メタン生成菌（のち高度好塩菌と一部の好熱菌も）を除く原核生物として、Kingdom Eubacteria（真正細菌界）が定義された。1990年には16S rRNA配列に基づいて、当時の古細菌（メタン生成菌、高度好塩菌、一部の好熱菌）を除く原核生物としてDomain Bacteria（細菌ドメイン）が定義され、同時に古細菌はDomain Archaea (古細菌ドメイン）として新たに定義された。