Sotto la sua guida l'istituto di Anatomia Umana raggiunse livelli scientifici di rilievo internazionale, riuscendo ad attrarre finanziamenti da parte della Fondazione Rockefeller e indirizzando numerosi allievi verso l'attività di ricerca. È da rilevare come per l'Istituto da lui diretto siano passati, fra l'altro, tre studenti che sarebbero stati insigniti del Premio Nobel: Salvador E. Luria, Rita Levi-Montalcini e Renato Dulbecco. I tre scienziati hanno spesso esaltato la figura di Levi come quella di un grande mentore, persona stimabile per la straordinaria abilità tecnica e scientifica, ma anche e soprattutto per il lato umano. La Montalcini fu l'unica dei tre a proseguire la propria ricerca in campo neuroanatomico e a rimanere quindi legata al professore da un rapporto di collaborazione professionale, durato più di trent'anni.