Dal punto di vista scientifico, Bizzozero è ricordato per i suoi importanti studi di ematologia. L'anno prima di laurearsi aveva già dimostrato la funzione ematopoietica del midollo osseo e, nel 1881, comunicava all'Accademia di Medicina alcune fondamentali scoperte sulle piastrine come terzo componente morfologico del sangue e sulla loro importanza nel processo della trombosi. Bizzozero è inoltre famoso per i suoi studi sulle capacità rigenerative dei tessuti, sulla struttura del tessuto connettivo, sull'origine infettiva della tubercolosi, sulla flogosi e per la sua descrizione del processo della fagocitosi.