Mecsnyikov a Harkovi Egyetemen szerzett diplomát (1864), később pedig az Odesszai Egyetemen tanított állattant és összehasonlító szervezettant (1870-82). Az olaszországi Messinában a tengericsillag-lárvák emésztőrendszerének eredetét kutatta (1882-86), s eközben észrevette, hogy némely, az emésztéssel kapcsolatban nem álló sejtek körülvették és bekebelezték azokat a kárminfesték-szemcséket, amelyeket ő juttatott a lárvák testébe. E sejteket fagocitáknak nevezte el (a görög "falósejt" kifejezésből).
Ezután az odesszai Bakteriológiai Intézetben
(1886-87), majd a párizsi Pasteur Intézetben (1888-1916)
dolgozott; az utóbbinak igazgatója is volt (1895-1916). E
két helyen állapította meg, hogy a legtöbb állatban -
így az emberben is - a fagociták alkotják a szervezet
első védvonalát a heveny fertőzésekkel
szemben. Az ember fagocitái a leukociták vagy fehérvérsejtek.
Émile Roux francia mikrobiológussal együtt 1903-ban
sikerült emberszabású majmok szervezetébe bejuttatnia
a szifilisz kórokozóit. Életének utolsó
évtizedét a tejsavtermelő baktériumok tanulmányozásával
töltötte, ezektől remélte az emberi élet
meghosszabbításának lehetőségét.
Főbb művei: A gyulladások összehasonlító
kórtana (oroszul; 1892); L'Immunité dans les maladies
infectieuses (Immunitás a fertőző betegségekkel
szemben; 1901) és Études sur le nature humaine
(Tanulmányok az emberi természetről; 1903).