19世纪70年代初，尽管当时作为化学家的巴斯德（Louis Pasteur）在法国已经相当知名，并于1873年当选为法国医学院准成员，但该医疗机构仍不愿接受他的疾病病原学说，主要原因之一是巴斯德出身于化学家。然而，在接下来的十年中，巴斯德阐明了疫苗接种的基本原理，并为免疫学奠定了基础。
巴斯德在疫苗接种研究中的第一个重要发现是在1879年。巴斯德说：“机会只宠幸有准备的人，”这是一次偶然的观察，他发现鸡霍乱的培养物失去了致病性并在多代中仍保持了“减毒”的病原学特征。他用减毒形式接种了鸡，并证明了鸡对全毒株具有了抗性。从那时起，巴斯德将他所有的实验工作都转向了免疫问题，并将这一原理应用于许多其他感染性疾病。
巴斯德于1879年开始研究炭疽病。当时，法国和欧洲其他地区的炭疽病流行已导致大批绵羊死亡，这种疾病也正在攻击人类。德国医师罗伯特·科赫（Robert Koch）宣布分离出炭疽杆菌，这一发现得到巴斯德证实。科赫和巴斯德分别独立提供了确定的实验证据，表明炭疽杆菌确实是造成感染的原因。这些发现牢固地建立了疾病的细菌理论，随后成为医学微生物学的基本概念。
巴斯德希望将接种疫苗的原则应用于炭疽病。在确定导致微生物丧失毒力的前提下，他准备了减毒的细菌培养。1881年春季，他获得了资金支持，主要是从农民那里获得的资金，以进行大规模的炭疽疫苗免疫实验。实验在巴黎南部郊区的普伊勒堡进行。巴斯德为70只农场动物免疫，该实验取得了圆满成功。疫苗接种过程包括间隔12天两次接种不同效力的疫苗。一种低毒力培养的疫苗接种了一半的绵羊，随后是第二种疫苗，其毒性比第一种更强。 初次接种两周后，一组给予了强毒炭疽菌，一组为不含细菌的对照。几天之内，对照组的绵羊全部死亡，而接种疫苗的羊全部存活。这使许多人确信巴斯德的工作确实有效。
继炭疽疫苗接种实验成功之后，巴斯德专注于疾病的微生物起源。他对被病原微生物感染的动物的研究以及对引起动物有害生理影响的微生物机制的研究使他成为传染病病理学领域的先驱。人们经常说英国外科医生爱德华·詹纳（Edward Jenner）发明了接种，巴斯德发明了疫苗。的确，在詹纳开始针对天花的免疫接种后近90年，巴斯德开发了另一种人类疫苗——第一种针对狂犬病的疫苗。他于1882年决定攻关狂犬病问题，那一年他被法国学院接受为正式会员。狂犬病是一种可怕的疾病，数百年来，由于其100%的致死率和神秘的起源，给人类带来巨大恐惧。克服这一挑战成为了巴斯德的最终努力。
巴斯德推测引起狂犬病的病原体是微生物（后来发现该病原体是病毒，非生物体）。病毒太小了，以至于无法在显微镜下看到，因此需要对这种疾病的研究开发全新的方法。巴斯德选择用兔子进行实验，并通过脑内接种在动物之间传染病原，直至获得稳定的制剂。为了减弱这种看不见的物质的毒性，他将受感染动物的脊髓干燥，直到制剂几乎没有毒性为止。后来他意识到，他的治疗并没有创造出一种减毒的形式，实际上是一种中和疫苗。因此，他在无意中生产了中和药物而不是减活的疫苗。
1885年7月6日，巴斯德给约瑟夫·迈斯特（Joseph Meister）接种了疫苗，约瑟夫是被疯狗咬伤了的一名九岁男孩。疫苗是如此成功，很快便为巴斯德带来了荣耀和名声。随后，巴斯德的疫苗拯救了全世界数百名其他被咬伤者，自此开启了预防医学的时代。
