可夫对水蚤进行研究，水蚤是一种微小且通体透明的淡水甲壳动物，可在显微镜下直接观察体内细胞，梅契尼可夫发现攻击水蚤的真菌都被水蚤的吞噬细胞消灭。他接着又观察哺乳动物的白血球，发现吞噬细胞通过一种其所称为吞噬作用（phagocytosis）的过程吞食消灭掉炭疽桿菌（"Bacillus anthracis"，一种细菌）。梅契尼可夫随后提出，吞噬细胞为机体针对入侵生物的防御体系的重要组成部分。1903年，发现吞噬作用能够透过特殊的抗体来强化，他称这种抗体为调理素（英语「Opsonin」来自希腊语「"opson"