Non appena ebbe preso la laurea in Biologia specializzandosi in Zoologia e Protozoologia, Il'ja, effettuò numerosi viaggi all'estero con il desiderio di soddisfare la sua illimitata sete di conoscenza. Nel 1864, dapprima si recò in Germania, ad Heligoland, che aveva fama di essere una zona perfetta per ricerche sulla fauna marina. Qui lavorò assieme al famoso zoologo Rudolf Leuckart, il quale, se prima destò nel giovane Mečnikov un'ammirazione profonda, in seguito, a causa del suo comportamento scorretto, lo gettò nel più profondo sconforto. Lo scienziato tedesco, infatti, non riuscì a tollerare che, durante una sua breve assenza, Il'ja fece un'importantissima scoperta riguardo all'indipendenza del gruppo dei Nematodi; così all'insaputa del suo collaboratore, pubblicò un articolo in cui attribuiva quasi esclusivamente a se stesso, i meriti della scoperta. Indignato, Mečnikov denunciò l'accaduto e decise di andare a cercare fortuna altrove.