Golgi potrebbe accontentarsi di dirigere gli studi degli allievi, ma in lui è troppo forte la passione per l'attività di laboratorio fatta in prima persona. Così nel 1898 riprende l'attività di ricerca. Più precisamente riprende, sempre con il metodo elaborato 25 anni prima, gli studi sulla cellula. Questi lo portano alla scoperta dell’"apparato reticolare interno", poi e per sempre chiamato apparato o complesso di Golgi, uno dei componenti fondamentali della cellula, cinquanta anni prima dell'invenzione del microscopio elettronico, che la confermerà in pieno. Secondo alcuni tale scoperta, da sola, sarebbe stata degna di un Premio Nobel.