Итак, начиная с 1891 года, как мы уже говорили, Эрлих работал над созданием методов лечения инфекционных болезней путем применения химических веществ, способных фиксироваться на возбудителях инфекции. Вначале он внедрил в 1902 году лечение четырехдневной малярии метиленовой синькой, затем применил для лечения экспериментального трипанозомоза трипанрот и многие другие красители. При проведении этих работ был впервые установлен факт приобретения микроорганизмами устойчивости к лечебным препаратам и значение иммунологических реакций для выздоровления.
С 1896 года Эрлих — директор института для изучения сывороток в Штеглице. Эрлиху принадлежит теория иммунитета (синоним теория боковых цепей) — одна из первых теорий антителообразных, согласно которой у клеток имеются антигенспецифические рецепторы, высвобождающиеся в качестве антител под действием антигена. Особое значение имели работы Эрлиха по иммунитету. Он разработал методы определения активности антитоксичных сывороток и изучения реакции антиген — антитела в пробирке и создал теорию боковых цепей, сыгравшую свою роль в развитии иммунологической науки. Эти работы были отмечены Нобелевской премией, которую Эрлих получил в 1908 году вместе с И. И. Мечниковым.
Начиная с 1901 года, Эрлих уделял большое внимание проблеме злокачественных опухолей. Им был разработан ряд методов экспериментального получения перевиваемых опухолей у животных и впервые была доказана возможность получения саркомы у мышей производными стирилхинолина, а также наличие иммунологических реакций у животных после рассасывания привитой опухоли.
В области химии Эрлих разработал ряд реакций, имеющих большое теоретическое и практическое значение, за что был удостоен медали Либиха и звания почетного члена немецкого химического общества. Им открыты диазореакция в моче с сульфаниловой кислотой, реакция с диметилами-нобензальдегидом для определения уробилиногена, ряд реакций для определения ароматичных нитросоединений, азония, нафтохинонов.
Для лабораторной практики Эрлих предложил квасцовый гематоксилин — кислый краситель, представляющий собой смесь спиртового раствора гематоксилина с водным раствором калийных квасцов, глицерина и ледяной уксусной кислотой, а также диазореактив — водный раствор диазофенил-сульфоновой кислоты, при взаимодействии которого с билирубином образуется карминово-красное окрашивание, а при взаимодействии с белками, содержащими тирозин, триптофан и (или) гистидин, — оранжево-красное окрашивание; применяется при биохимических и гистохимических исследованиях.
20 августа 1915 года упокоилась душа Пауля Эрлиха, крупного ученого, талантливого врача. Произошло это трагическое событие от апоплексического удара во время его отдыха в Бад-Хомбурге.
М.С. Шойфет, «Сто великих врачей»