Wykłady Welcha z dziedziny patologii przyciągały wielu słuchaczy, nie tylko ze szkół medycznych, a on sam zaczął zyskiwać sobie renomę w nowojorskich kręgach akademickich jako znakomity patolog.

W 1884 przeniósł się do Baltimore, gdzie zajął stanowisko profesora patologii na powstającym wydziale medycznym Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa (). Obok Williama Oslera, Williama Halsteda i Howarda Kelly'ego zaliczany jest do Wielkiej Czwórki () założycieli tego wydziału. W tymże roku odbył kolejną podróż do Niemiec, by pod bokiem Roberta Kocha pogłębić swoją znajomość dynamicznie się wówczas rozwijającej bakteriologii. W trakcie pracy w Johns Hopkins skupiał się na nauczaniu i badaniach laboratoryjnych w dziedzinie patologii i bakteriologii. Za cel postawił sobie uczynienie z patologii w Stanach Zjednoczonych samodzielnej dyscypliny akademickiej, która poprzez wykorzystanie technik eksperymentalnych przyczyniałaby się do zrozumienia procesów chorobowychWcześniej patologia postrzegana była jako dyscyplina kliniczna, pomagająca w codziennej pracy lekarza, a nie jako nauka. Poświęcanie czasu patologii uważane było za przygotowanie do późniejszej kariery lekarskiej.. Od 1885 jako jeden z pierwszych w Stanach Zjednoczonych zaczął wykładać bakteriologię.