Arbejde med silkeorme
I 1862 blev Pasteur valgt ind i Académie des Sciences, og året efter blev han udnævnt til professor i geologi, fysik og kemi ved École des Beaux-Arts (kunsthøjskolen). Kort efter vendte Pasteur sin opmærksomhed mod Frankrigs silkeormekrise. I midten af det 19. århundrede havde en mystisk sygdom angrebet de franske silkeormeplantager. Der kunne ikke længere produceres silkeormeæg i Frankrig, og de kunne heller ikke importeres fra andre lande, da sygdommen havde spredt sig over hele Europa og havde invaderet Kaukasus-regionen i Eurasien samt Kina og Japan. I 1865 var silkeormesektoren næsten fuldstændig ødelagt i Frankrig og i mindre grad i resten af Vesteuropa. Pasteur vidste stort set intet om silkeorme, men efter anmodning fra sin tidligere mentor Dumas tog Pasteur sig af problemet og tog udfordringen op og benyttede sig af muligheden for at lære mere om smitsomme sygdomme. Han blev hurtigt ekspert i silkeormeavl og identificerede de organismer, der forårsagede silkeormesygdommen. Efter fem års forskning lykkedes det ham at redde silkeindustrien ved hjælp af en metode, der gjorde det muligt at bevare sunde silkeormeæg og forhindre, at de blev kontamineret med de sygdomsfremkaldende organismer. I løbet af et par år blev denne metode anerkendt i hele Europa; den anvendes stadig i dag i silkeproducerende lande.
I 1867 tog Pasteur afsked fra sine administrative opgaver ved École Normale Supérieure og blev udnævnt til professor i kemi ved Sorbonne, et universitet i Paris. Selv om han blev delvist lammet (venstre hemiplegi) i 1868, fortsatte han sin forskning. For Pasteur var studiet af silkeorme en indføring i problemet med smitsomme sygdomme, og det var på dette tidspunkt, at han for første gang blev opmærksom på de komplekse smitteprocesser. Han var vant til laboratorieprocedurernes konstans og nøjagtighed, men blev forundret over variabiliteten i dyrelivet, som han var blevet klar over, da han observerede, at de enkelte silkeorme reagerede forskelligt på sygdom afhængigt af fysiologiske og miljømæssige faktorer. Ved at undersøge disse problemer udviklede Pasteur visse epidemiologiske metoder, som var ham til stor nytte nogle få år senere, da han beskæftigede sig med sygdomme hos dyr og mennesker.