В 1894 году Беринг оставляет Институт гигиены и переходит сначала в университет Галле, а в следующем году – в Марбургский университет.
Преподавание ему давалось с трудом, и в 1895 году Беринг основал свой институт экспериментальной терапии в Марбурге, которым руководил до конца жизни. Впоследствии, в 1914 году при институте Беринга он основал коммерческую фирму по производству противостолбнячной и противодифтерийной вакцины и это сделало его финансово процветающим человеком. Он приобрел большое поместье в Марбурге.
За спасение детей Берингу в 1901 году была присуждена первая Нобелевская премия по физиологии и медицине «за работу по сывороточной терапии, главным образом за её применение при лечении дифтерии, что открыло новые пути в медицинской науке и дало в руки врачей победоносное оружие против болезни и смерти».
Беринг настойчиво продолжал свои исследования дифтерии, пока в 1913 году не создал вакцину, обеспечивающую продолжительный акт.
К тому времени, когда Беринг получил Нобелевскую премию, он перешел к изучению туберкулеза. На тот момент туберкулез являлся одной из семи наиболее распространенных болезней, приводивших к смертельному исходу, и поэтому многие бактериологи, включая Роберта Коха, пытались получить вакцину для лечения этого заболевания. В течение нескольких лет Беринг пытался создать туберкулезный антитоксин, но потерпел неудачу. Значительная часть его исследований была посвящена изучению взаимосвязи между туберкулезом человека и крупного рогатого скота. Он считал, что оба эти заболевания идентичны, и такая точка зрения привела его к конфликту с Кохом. Хотя сегодня туберкулез человека и туберкулез крупного рогатого скота не считаются одинаковыми заболеваниями, тем не менее, отмечается передача возбудителя туберкулеза от животных человеку. Поэтому рекомендации Беринга по снижению заболеваемости животных и по дезинфекции молока остаются важными для здравоохранения.
Если его исследования дифтерии привели к Нобелевской премии, то созданная им противостолбнячная вакцина в ходе Первой мировой войны помогла сохранить жизнь многим немецким солдатам, и за это он был награжден правительством Германии Железным крестом – редкой наградой для человека, не участвовавшего в боевых операциях.
Наиболее важные исследования Эмиля Беринга были связаны с эпохальными работами Луи Пастера, Пауля Эрлиха и других выдающихся ученых, которые привели к возникновению и развитию современных знаний по иммунологии.
Сам Беринг считал, что его участие в изготовлении противодифтеритной и противостолбнячной вакцин вершиной своей научной деятельности, ибо это позволило в значительной степени избавить человечество от страшных эпидемических заболеваний.