De Bary se consacra à l'étude de la vie des champignons. A cette époque, plusieurs champignons étaient considérés comme étant de la génération spontanée. Il prouva que les champignons pathogènes n'étaient pas le produit du contenu des cellules de la plante infectée et qu'ils ne provenaient pas non plus des cellules déjà infectées.
La famine des années 1850
A l'époque de de Bary, le mildiou causait un désastre dans les récoltes et des pertes économiques importantes. De Bary étudia l'oomycète Phytophthora infestans et contribua à l'identification de son cycle de vie. L'origine de la maladie n'était pas connue à l'époque et bien que Miles Joseph Berkeley (1803-1889) eût découvert en 1841 qu'un champignon était responsable du mildiou, de Bary déclara que les Hétérobasidiomycètes étaient la cause de changements pathologiques dans la maladie de la plante. Il en conclut que les Urédinales ou Rouilles (lat. Puccinia) et que certaines Ustilaginales ou Charbons (lat. Ustilaginaceae) étaient des parasites.
Premiers travaux
De Bary consacra un temps considérable à l'étude de la morphologie des champignons et remarqua que certaines formes de champignons, qui étaient classées en tant qu'espèces à part entière, étaient en fait des étapes successives de développement du même organisme. De Bary étudia la croissance des myxomycètes, et décida de reclasser les animaux inférieurs. Il fut le premier à introduire le terme de mycétozoaires (ou Mycetozoa) pour englober les animaux inférieurs et les myxomycètes. Dans son travail sur les Myxomycètes (1858), il fit ressortir qu'à une étape de leur cycle de vie, l'étape plasmodiale, ils n'avaient pas vraiment de forme, comme un amas de substance, que Félix Dujardin (1801-1860) appela protoplasme: il s'agit d'une notion fondamentale de la théorie protoplasmique de la vie.
De Bary fut le premier à démontrer l'existence de la sexualité chez les champignons en suivant leur cycle de vie dans leur intégralité. En 1858, il observa la reproduction de l'algue spirogyre (spirogyra), et en 1861, il décrivit la reproduction des Péronosporales dont fait partie le mildiou.
Expériences-clefs et publications
De Bary publia son premier travail sur les champignons en 1861 et passa ensuite plus de 15 ans à étudier les Péronosporales, et en particulier l'espèce Phytophthora infestans, agent du mildiou de la pomme de terre, et le genre Albugo. Dans sa publication de 1863 intitulée "Recherches sur le développement de quelques champignons parasites", il inocula des spores de Phytophthora infestans sur des feuilles de pomme de terre en bonne santé et observa la pénétration et le développement du mycélium qui affectait le tissu, la formation de conidies et l'apparition de points noirs caractéristiques du mildiou.
Il répéta cette expérience sur des germes et des tubercules de pomme de terre. Il observa l'infection des tubercules et constata que le mycélium pouvait y survivre pendant l'hiver. Ces études, lui fournirent des arguments contre la génération spontanée.
De Bary mena une recherche sur Puccinia graminis, le parasite responsable de la maladie de la rouille du blé, du seigle et d'autres céréales. Il remarqua que ces parasites produisaient en été des spores rousses appelées urédospores et des spores noires en hiver appelées téleutospores. Il inocula des fragments de paille rouillée sur des feuilles d'épine-vinette (Berberis vulgaris). Il obtint la production d'écidies à spore jaune, symptôme typique de l'infection de l'épine-vinette. Il inocula ensuite des écidiospores sur des pousses de feuilles de seigle et remarqua l'apparition des spores rousses sur les feuilles. De Bary démontra que P. graminis avait besoin d'hôtes différents pour les différents stades de son développement, l'espèce est dite hétéroïque. Sa découverte expliqua pourquoi l'éradication de l'épine-vinette permettait enrayer la rouille noire.
Il s'intéressa également à la formation des lichen. Il étudia leurs stades de croissance et de reproduction ainsi que leur adaptabilité qui rend leur survie possible durant l'hiver. Il introduit le mot symbiose en 1879 dans sa monographie "Die Erscheinung der Symbiose", publiée à Strasbourg en 1879, comme "l'association vivante d'espèces différentes". Il étudia minutieusement la morphologie des moisissures, des levures et des champignons et fit de la mycologie une science à part entière.
Ses concepts et ses méthodologies eurent un impact important dans le monde de la bactériologie et de la botanique, il fut un des biologistes les plus importants du XIX siècle. Il publia plus de 100 recherches et influença de nombreux étudiants qui pour certains devinrent de célèbres botanistes et microbiologistes comme Sergei N. Winogradsky (1856-1953), William Gilson Farlow (1844-1919), et Pierre-Marie-Alexis Millardet (1838-1902).
Il mourut d'une tumeur à la mâchoire à la suite d'une opération le 19 janvier 1888 à Strasbourg.
