Nel 1880 divenne assistente di laboratorio di Pasteur a Parigi. Aiutò Pasteur e Roux nei loro esperimenti di vaccinazione degli animali contro il carbonchio a Pouilly-le-Fort[1]. Nel 1883 si recò in Egitto con Roux, Louis Thuillier e Isidore Straus, per studiare un'epidemia di colera scoppiata da poco tempo. Thuillier morì di colera e il gruppo francese ritornò in patria senza essere riuscito a scoprire il germe patogeno, che venne invece identificato ad Alessandria da un gruppo di studio tedesco guidato da Robert Koch[2]. Ritornò lo stesso anno a Maisons-Alfort dove, in stretto collegamento con Pasteur, istituì un laboratorio di batteriologia ben attrezzato. Nei tre anni successivi Nocard dimostrò grandi capacità ricerca in ambito microbiologico sviluppando una serie di nuove tecniche, quali nuovi metodi di raccolta del siero sanguigno, la creazione di nuovi terreni di coltura per Mycobacterium tuberculosis, l'introduzione dell'anestesia negli interventi chirurgici sui grandi animali o nonché il controllo degli spasmitetanici. I suoi successi furono premiati nel 1887 con la nomina a direttore dell'École vétérinaire, la cattedra di Malattie infettive e con l'ingresso, nel 1888, nel comitato editoriale della rivistaAnnales de l'Institut Pasteur.
Fra i principali contributi di Nocard alla medicina vi è la scoperta di Nocardia farcinica, chiamata da lui inizialmente Streptothrix farcinica, prima specie del genere «Nocardia», nome attribuito in onore del Nocard dal Trevisan[3]. Ha scoperto inoltre Streptococcus agalactiae e Mycoplasma mycoides.