La prima donna alla quale fu sentimentalmente legato e che diventò successivamente sua moglie, fu Ludmila Fedorovic, una ragazza giovane ed estremamente gentile. Purtroppo lei si ammalò di tubercolosi e Mečnikov se ne prese gran cura; questa esperienza fece avvicinare così tanto i due ragazzi, che lui decise di chiederle di sposarlo e informò di questo la madre, inviandole una lettera. Ėmilija, molto allarmata, cercò di dissuaderlo, poiché temeva che sposando una ragazza non in buone condizioni di salute, suo figlio si sarebbe assunto un compito troppo gravoso nelle sue difficili circostanze. Tuttavia, il matrimonio non fu posticipato; la sposa fu portata in chiesa su una sedia per la cerimonia, essendo senza fiato e troppo debole per camminare. Fu l'inizio di una lotta contro la malattia e la povertà, dato che il loro denaro era insufficiente e Il'ja cercò di rimediare il possibile scrivendo traduzioni. La sua vista si indebolì di nuovo per il troppo lavoro, e fu che stette sveglio notte dopo notte, traducendo.