Nel 1887 la coppia di coniugi si recò a Vienna, dove si tenne un Congresso di Igienisti, durante il quale Mečnikov conobbe Louis Pasteur. Tra i due scienziati nacque subito una profonda e reciproca ammirazione per i rispettivi lavori scientifici, tanto che Pasteur fu felice di offrire a Mečnikov un intero laboratorio nel suo nuovo Istituto a Parigi. Ol'ga ed Il'ja si trasferirono così in Francia, nazione che divenne la loro seconda madrepatria. Ricordando alla moglie i periodi della sua vita, affinché potesse scrivere su di lui una biografia, racconterà che quello trascorso all'Istituto Pasteur è stato il più bello di tutta la sua esistenza. In quest'ambiente poté contare sulla fiducia riposta in lui dai suoi colleghi e dai suoi studenti, verso i quali ebbe sempre un atteggiamento tendenzialmente paterno, incoraggiandoli dinnanzi a qualsiasi difficoltà.