Nel 1888 ritornò in Inghilterra per prendere il Diploma in "Public Health", un corso che prevedeva uno studio sistematico della batteriologia e delle tecniche di laboratorio. Dopo il servizio con l'esercito, Ross fu nominato chirurgo a Bangalore, dove maturò la passione per la ricerca e cominciò a interessarsi alla malaria, partendo dall'ipotesi che fosse causata da una forma di autointossicazione intestinale. Nel 1894 Ross si confrontò con Patrick Manson, il quale pubblicò prove che indicavano che la zanzara aveva un ruolo importante nel ciclo vitale del parassita della malaria e nella trasmissione della malattia agli esseri umani. Tornò in India e dovette risolvere vari problemi: il gran caldo di Bombay, ma soprattutto la diffidenza degli indiani ammalati di malaria, che rifiutarono di farsi prelevare sangue da un dito. Per di più, dovette imparare a studiare le zanzare, a dissezionarle per esaminare gli intestini, nella speranza di individuare i parassiti interni.