梅契尼可夫用的是海星魚。這是一種多細胞的低等動物，這種動物身體透明，可以在顯微鏡下觀察到它體內的情況。
梅契尼可夫先是用小刀在海星的一角劃出一個小口子。然後放在顯微鏡下麵觀察。
奇怪的事情發生了。海星體內許許多多活的細胞，紛紛向受傷的部位集結，就好像有人發出什麼命令似的。不多久，受傷部位的周圍就集中了一大堆細胞。
這些細胞是幹什麼的呢？開始的時候，梅契尼可夫還不清楚，他有種種猜想：或許是受到傷痛的刺激？或許是受傷後有什麼外來的異物進入他的體內，引起刺激……總之，還做不出什麼可以肯定的結論。
於是，梅契尼可夫再做進一步的實驗。
他把一根很小的木刺，放到海星的體內，然後，他仔細觀察海星對這個刺激的反應。
當天，同樣的事情發生了。海星體內有很多細胞紛紛向小木刺的地方聚集、包圍。
第二天上午，梅契尼可夫再觀察，他驚奇地發現，小木刺已經不見了。他認真地尋找後終於在有些細胞中發現了小木刺的碎片蹤影！
問題已經很清楚了，這些能遊走的細胞，就是專門對付侵入體內的異物的。這種反應對於機體是有利的，是有保護作用的。他把這種現象稱做吞噬作用。
問題還沒有完。梅契尼可夫想進一步觀察更高等一些的動物，看是否也有同樣的現象。
這一次，他觀察的是蝌蚪。
他發現，在蝌蚪的尾部有許多老化了的細胞，當蝌蚪進一步發育後，老化的細胞愈來愈多。
這時候，從蝌蚪體內遊過來許多細胞，它們也有吞噬的機能，它們把老化了的細胞一個個吞食了。後來，這個蝌蚪的尾巴就斷了，蝌蚪斷了尾巴以後，就變成了青蛙。
巴斯德的積極支持者當時，法國的巴斯德名氣很大，他在研究微生物方麵取得了很大的成就，法國還特意為他建立了巴斯德研究院。各國科學界對巴斯德都抱著敬仰的心情，很多人到巴黎來會見他，向他學習，或交流經驗。
巴斯德根據自己的研究結果，提出許多疾病都是由微生物的侵入引起的見解。但他對這個過程還存在一點疑點還沒有解決，這就是為什麼同樣的微生物，當侵入一種動物時，就引起疾病，而侵入另一種動物後，卻不導致疾病。他隻能籠統地提出，是由於兩個生物體的反應不一樣的緣故，但具體的他卻提不出證據來。
梅契尼可夫想在這方麵做點工作，以支持巴斯德。
這一次，梅契尼可夫用的是另一種動物，這是一種小小的甲殼動物，叫做水蚤。它在一些靜止不動的水中很容易找到。
梅契尼可夫觀察到，水蚤吞食水中的微生物。有一種微生物會以芽胞的形式在水中存在，當芽胞被吞入以後，就在水蚤的腸道裏破殼而出，變成細菌，引起疾病。
但芽胞也麵臨著另外一種命運，而且是更常見的結果，那就是沒等到它破殼而出，就在腸道中被水蚤體內那些遊走性的細胞所包圍、吞噬並被消化掉。
這是兩種截然不同的命運和兩個截然不同的結果。被侵襲的動物，或者健康地生存下去，並把侵入的病菌消滅掉，或者自己生病，直至死亡。
梅契尼可夫把自己研究的結果，寫成一篇學術論文，題為《機體對細菌的鬥爭》，發表於1884年。
他這個研究結果，得到巴斯德本人的支持，因為這正好解釋了巴斯德所提出的疑問。
為真理而戰鬥
科學是反映客觀事實和它的規律的學問。隻有符合客觀事實和規律的東西，才稱得上是科學。人們認識這些規律的過程，總是由淺入深、由少到多、由簡單到複雜的。
科學具有繼承性，前人認識到的規律，需要後人加以繼承，並繼續深入，使科學不斷由低層次向高層次發展。
梅契尼可夫對生物機體體內細胞的吞噬現象的認識，充分說明了這個科學的發展規律。他曾經明確地指出，人體裏也有這種吞噬細胞，也有吞噬現象。人體的吞噬細胞就是白細胞。
他明確地指出，把小木刺刺入海星的那個試驗，在人體內也可以見得到。入侵人體最常見的異物，並不是小木刺這類東西，而是使人生病的致病菌。每當致病菌侵入人體後，人體內的白細胞就會群起而攻之，紛紛聚集到病菌周圍，包圍它們、殲滅它們，使人免於罹病。
梅契尼可夫做出這樣的結論，是經過相當劇烈的鬥爭的。這是科學上正確的和謬誤的鬥爭。
還在他做海星體內吞噬細胞吞噬現象的時候，就有人提出，生物體之所以能排斥與抵禦病菌以及外界異物的入侵，是因為有血管係統、神經係統存在的作用。梅契尼可夫的實驗結果有力地駁倒了這種說法，因為在海星體內，並沒有神經係統，也沒有血液循環係統的存在。
後來，當梅契尼可夫發表了他那篇《機體對細菌的鬥爭》的名著後，在這個領域的學術界裏掀起了一場風波。有從各方麵而來的反對意見，有的甚至是惡意的誹謗，這些誹謗劈頭蓋腦地向他圍攻過來。
當時，梅契尼可夫由於他的科學成就，已經被聘擔任巴黎巴斯德研究院的副院長、巴黎大學教授。他還把在低等動物體內的各種實驗逐漸轉移到人體上來。他提出了人體中吞噬細胞及吞噬作用的意義。他認為：人體上的吞噬細胞，即白細胞的作用是清除侵入人體的各種異物，其中包括致病菌。當病菌侵入人體後，人體產生的反應就是炎性反應，其中主要的內容之一，就是白細胞的聚集和吞噬作用。