W 1857 ogłosił wyniki badań nad fermentacją i rozpadem gnilnym. Jego adwersarzem był Niemiec Justus von Liebig, promujący swoją tzw. chemiczną teorię fermentacji (zakładała możliwość rozkładu substancji biologicznej bez udziału drobnoustrojów). Wspomniane badania wiązały się z teorią samorództwa Félixa Poucheta z Rouen, którego ostatecznie pokonał. Badał zjawiska odporności poszczepiennej i opracował szczepionki, między innymi przeciwko wściekliźnie, wąglikowi i cholerze. Opracował metody hodowli bakterii i pierwszy zastosował podłoża płynne. Za swoje badania został odznaczony Krzyżem Wielkim Legii Honorowej. W latach 1891–1895 był członkiem honorowym Poznańskiego Towarzystwa Przyjaciół NaukBolesław Erzepki, Spis członków Towarzystwa Przyjaciół Nauk w Poznaniu, Poznań 1896, s. 3., a od 1883 członkiem zagranicznym Królewskiej Holenderskiej Akademii Sztuk i Nauk.
Louis Pasteur został pochowany w katedrze Notre-Dame w Paryżu. Obecnie szczątki Pasteura spoczywają w Instytucie Pasteura w Paryżu, w specjalnie na ten cel przygotowanej kaplicy.