1867 року захистив магістерську дисертацію, а 1868 — став доктором зоології. 1867 — обраний доцентом Новоросійського університету в Одесі, а за рік — доцентом Петербурзького університету. Разом з Олександром Ковалевським Мечников поклав початок новій науці — порівняльної ембріології (порівняльній історії розвитку тварин).