Da han tjenestegjorde ved et miltærsykehus i Constantine i Fransk Algerie, oppdaget han at årsaken til malaria var et protozon etter å ha observert parasitter hos en pasient som nylig hadde dødd av malaria. Dette var første gang at protozo ble bevist å være en årsak til sykdom. Senere jobbet han med trypanosomatida, spesielt sovesyke. For dette og senere oppdagelser av protozoenes rolle i å forårsake sykdommer, ble han tildelt Nobelprisen i fysiologi eller medisin i 1907.