Utilizando inicialmente o bacilo que isolara em Santos e aperfeiçoando os métodos conhecidos, conseguiu Oswaldo Cruz que o recém-criado Instituto produzisse, apenas seis meses depois de sua fundação, uma vacina e um soro, que logo seriam reconhecidos internacionalmente como excelentes (segundo Émile Roux) e entre os mais eficazes então existentes (segundo W. Kolle e R. Otto, do Instituto de Doenças Infecciosas de Berlim - diretor Robert Koch). O "estado da arte" a respeito foi exposto em extenso artigo no Brazil-Medico em 1901, onde são detalhados "os argumentos e factos que orientaram o Instituto na escolha do processo que adaptou", o método de fabricação, a técnica da vacinação, as vantagens da vacina e os cuidados que deviam acompanhar sua aplicação.

Entretanto, a primeira publicação do novo Instituto, também no Brazil-Medico de 1901, nada tem a ver com a peste, intitulando-se "Contribuição para o estudo dos culicídeos do Rio de Janeiro, pelo Dr. Oswaldo Gonçalves Cruz (trabalho do Instituto de Manguinhos)". Revela o inconformismo do autor com a idéia de uma instituição meramente destinada à fabricação de soros e vacinas. Há menos de três anos (novembro de 1898) os italianos Amico Bignami, Giovanni Battista Grassi e Giuseppe Bastianelli haviam demonstrado a transmissão da malária por mosquitos anofelinos, devia pois o Instituto, além do absorvente compromisso que assumira, chamar a si a tarefa de reconhecer os representantes brasileiros desse grupo zoológico. O Anopheles lutzi, espécie nova descrita nesse trabalho, sabe-se hoje que ocorre do Amazonas ao Rio Grande do Sul, e também na Bolívia, no Paraguai e na Argentina. Essa publicação inaugura o estudo da entomologia médica brasileira por pesquisadores nacionais, sendo seguida por três outras, até 1907. Todas elas aparecem como trabalhos do autodenominado "Instituto de Manguinhos". Nesse ínterim são publicadas mais cinco contribuições de Arthur Neiva , Carlos Chagas e Antônio Peryassú sobre culicideos do Brasil, firmando os alicerces de uma escola altamente produtiva de entomologistas e acarologistas que se desenvolveria até os dias atuais.

A intenção de fazer do Instituto um centro de investigação científica original que fundamentasse as atividades aplicadas transparece nas publicações de Oswaldo Cruz. Com exceção de duas - "A vaccinação anti-pestosa"(1901) e "Dos accidentes em sorotherapia"(1902), assuntos inerentes à finalidade oficial da instituição e que aparecem como trabalhos do "Instituto Sôrotherapico Federal (Instituto de Manguinhos)", todas as demais referem apenas "Instituto de Manguinhos". Mesmo um artigo sobre "Peste", de âmbito abrangente (epidemiologia, microbiologia, transmissão, sintomatologia, anatomia patológica, diagnóstico, tratamento e profilaxia), não lidando especificamente com soros e vacinas , é "Trabalho do Instituto de Manguinhos". Essa referência continua aparecendo mesmo nas publicações posteriores à mudança do nome para Instituto Oswaldo Cruz.

Ainda durante a gestão do Barão como diretor administrativo (posto ao qual renunciou em dezembro de 1902), começam a acorrer ao Instituto estudantes de medicina, em busca de estágio ou de orientação para suas teses, então indispensáveis para a graduação. Outros temas de pesquisa foram sendo rapidamente adotados em diversos domínios: hematologia, bacteriologia, protozoologia, virologia, imunologia e helmintologia. Inicia-se então radical mudança no panorama acadêmico do Rio de Janeiro: em vez das habituais compilações baseadas na literatura corrente, surgem em número crescente monografias baseadas em pesquisas originais que só excepcionalmente versam sobre a peste. Nomes que ilustrariam a ciência biomédica nacional tiveram sua formação aperfeiçoada e direcionada sob a orientação de Oswaldo Cruz no "Instituto de Manguinhos". Entre outros, Carlos Chagas, Ezequiel Dias, Antônio Cardoso Fontes, Eduardo Rabello, Paulo Parreiras Horta, Henrique de Beaurepaire Aragão, Affonso MacDowell, Henrique da Rocha Lima, Raul de Almeida Magalhães, Arthur Neiva, Antônio Gonçalves Peryassú, José Gomes de Faria, Alcides Godoy , Arthur Moses para referir somente os autores de algumas entre as 23 teses produzidas de 1901 a 1910. O fato de constarem desta lista não apenas nomes que ingressaram no quadro de pesquisadores do Instituto, mas também outros que fora dele tornaram-se proeminentes em suas especialidades, mostra a influência do Instituto na renovação científica do país.

Além das teses, durante essa mesma fase produz o Instituto 120 publicações originais em periódicos nacionais (a grande maioria no Brazil-Medico) e em revistas internacionais altamente seletivas, como Centralblatt für Bakteriologie, Biologischen Zentralblatt, Archiv für Protistenkunde, Archiv für Schiffs und Tropen-Hygiene, Zeitschrift für Hygiene und Infektionskrankheiten, Münchener Medizinische, Annales de l’Institut Pasteur, Comptes Rendus de la Société de Biologie e Bulletin de la Société de Pathologie Exotique. Por essa época a lista de revistas científicas assinadas para a Biblioteca do Instituto ultrapassava 420 títulos.