Er war lange Zeit als Assistent des bekannten Mediziners Rudolf Virchow tätig. Obermeier untersuchte epidemiologische, bakteriologische und pathologische Probleme und entdeckte 1868 die Spirochäte Borrellia recurrentis als Erreger des Rückfallfiebers. Es war dies die erste Entdeckung eines spezifischen Krankheitserregers. Sie wurde 1873 unter dem Titel "Die Entdeckung von fadenförmigen Gebilden im Blut von Rückfallfieberkranken" publiziert. Obermeier starb als Opfer seines ärztlichen Berufes an der Cholera. Sein Grab befindet sich auf dem Kirchhof II der Dorotheenstädtischen Gemeinde in der Liesenstraße.