Estudiós de la microbiologia del sòl, fou el primer a identificar els actinomicets com a bacteris, i desenvolupà (1941) un sistema de classificació bacteriana. Fou l’iniciador a l’URSS dels estudis sobre els antibiòtics (1938).
Professor a la Universitat de Copenhaguen, estudià la fisiologia de la respiració i el metabolisme i explicà el mecanisme de la circulació capil·lar a Anatomy and Physiology of Capillaries (1922). El 1920 rebé el premi Nobel de medicina i fisiologia.
Fou el fundador de les estacions de biologia marina de Rosco (1873) i de Banyuls de la Marenda (1882), l’actual Laboratori Aragó, que dirigí fins el 1901.
El seu descobriment dels grups sanguinis i de les reaccions produïdes entre ells possibilità les transfusions de sang sense cap dels inconvenients que abans les feien inadequades. Més tard descobrí, juntament amb A.S.Wiener, el factor Rh, el coneixement del qual pot evitar defectes genètics. Rebé el premi Nobel de medicina l’any 1930.
Interessat primer per la mineralogia i les tècniques metal·lúrgiques (en la seva primera obra notable, el Traité des mines de fer et des forges du comté de Foix, defensa la superioritat de la farga catalana sobre els alts forns) es decantà després per la botànica, en particular la pirinenca. La seva obra més important és la Histoire abrégée des plantes des Pyrénées (1813).
Autodidacte, molt ben dotat per a les ciències d’observació, féu nombrosos descobriments (infusoris, bacteris, glòbuls de la sang, etc) utilitzant microscopis d’una sola lent, que ell mateix construïa. El 1722 acabà de publicar les seves Opera omnia , formades per les 400 comunicacions que havia enviat a la Royal Society i a l’Académie des Sciences.