En 1876, tras su regreso a la Universidad de Pavía, continuó el examen de las células nerviosas, y obtuvo pruebas de la existencia de una red irregular de fibrillas, cavidades y gránulos, que en su honor en adelante se denominaría aparato de Golgi y que desempeña un papel esencial en operaciones celulares como la construcción de la membrana, el almacenamiento de lípidos y proteínas o el transporte de partículas a lo largo de la membrana plasmática.