Является автором теории фагоцитоза и теории происхождения многоклеточных организмов.
Описал закономерности фотосинтеза как процесса преобразования растениями света в энергию.
Основоположник отечественной экспериментальной биологии. В 1928-м году представил и доказал гипотезу о молекулярном строении хромосом.
