Илья Ильич закончил в Харькове 4-летний университетский курс за 2 года. Уже знакомый со строением низших животных (губок, червей и других беспозвоночных), Илья Мечников понял, что у более высокоразвитых организмов, в соответствии с дарвиновской теорией, в строении должно обнаруживаться сходство с низкоорганизованными, теми, которые являются их предками. Эмбриология позвоночных в то время была намного лучше развита, чем эмбриология беспозвоночных. Илья Мечников посвятил следующие 3 года изучению малоисследованной области. Он ездил в разные части Европы: побывал о. Гельголанд в Северном море, в лаборатории Р. Лейкарта возле Франкфурта, в Неаполе, где сотрудничал с Александром Ковалевским, молодым русским зоологом. Работа, где они показали, что у многоклеточных животных зародышевые листки являются гомологичными (их структура идентична), как и должно быть у связанных общностью происхождения форм, принесла ученым премию К. Э. фон Баэра. К этому времени Мечникову исполнилось только 22 года. Из-за большого напряжения в это время у него начали болеть глаза. Мечникова беспокоило это недомогание в течение дальнейших 15 лет. Оно мешало ему работать с микроскопом.
