Основоположник эволюционной эмбриологии (сравнительно-эволюционной эмбриологии).
Доказательство единства происхождения многоклеточных: проведя детальные исследования зародышевого развития беспозвоночных (ланцетника, асцидий, моллюсков, червей), он открыл у них зародышевые листки — экто-, энто- и мезодерму, которые ранее были описаны только у позвоночных. Это стало одним из сильнейших доказательств единства всего животного мира и родства позвоночных и беспозвоночных.
Биогенетический закон (экспериментальное подтверждение): его работы предоставили ключевые фактические данные для формулировки Э. Геккелем биогенетического закона («онтогенез есть краткое и быстрое повторение филогенеза»).
Создание научной школы: заложил фундамент для всех последующих эмбриологических исследований в России.
