Создатель фагоцитарной теории иммунитета, один из основоположников сравнительной патологии, эмбриологии и иммунологии.
Открытие фагоцитоза (1882): обнаружил, что особые клетки (лейкоциты и макрофаги) захватывают и переваривают чужеродные частицы, бактерии и отмершие клетки. Это открытие легло в основу клеточной (фагоцитарной) теории иммунитета. Нобелевская премия (1908, совместно с П. Эрлихом).
Сравнительная эмбриология: изучал развитие зародышей беспозвоночных (губок, медуз), внеся вклад в доказательство единства происхождения многоклеточных.
Учение о воспалении: рассматривал воспаление как защитную, фагоцитарную реакцию организма.
Геронтология: выдвинул одну из первых научных теорий старения, связывая его с интоксикацией и ослаблением фагоцитоза.
