Илья Ильич был искренне озабочен проблемами развития университетской науки и естествознания, он писал докладные записки в совет Новороссийского университета, например записку «Об усилении ученой деятельности преподавателей описательных естественных наук в русских университетах». Ученый писал о том, что университеты становятся вровень с Академией Наук и являются центрами передовой научной мысли: «В настоящее время уже невозможно смотреть на С. – Петербургскую Академию наук как на главный (и даже единственный) центр научной деятельности в России. В настоящее время у нас… столько ученых, что их не вместить и в несколько академий. Нет никакого сомнения, что если предлагаемые меры будут введены в употребление, то научная деятельность по естествознанию расширится у нас весьма значительно. В таком случае недалеко от нас то время, когда нашим молодым ученым окажется вовсе не нужным отправляться в немецкие университеты и когда они будут ездить за границу уже с полной подготовкой для самостоятельных научных исследований». В другой докладной записке Мечников пишет: «Все развитие естествоведения за последнее время показывает нам, что именно университетские профессора (за немногими исключениями) двигали науку вперед».
Илья Ильич имел все основания говорить о важности совмещения университетской профессурой научной и преподавательской деятельности. Сам он личным примером показал, как это делается. Ученик Мечникова Л. М. Безредко писал в своих воспоминаниях: «Учитель по природе, он умел подходить к молодым, сеять в их душе любовь к экспериментальной работе; он умел приободрить начинающего в минуты разочарования и сдержать его в случае не в меру разыгравшейся фантазии. Он это делал незаметно, без боли для молодого самолюбия, с отеческой улыбкой своих мягких снисходительных глаз».
В первые годы работы в Одессе, не оставляя своих зоологических разработок, Мечников написал серию статей, посвященных анализу дисгармоний человеческой природы, с позиций антрополога-дарвиниста рассматривая проблемы воспитания детей, а также, как уже упоминалось, возраста вступления в брак. Эти статьи полны пессимизма, поскольку сказывались личные переживания, связанные с болезнью жены. Позднее Илья Ильич назвал эти работы «грехом молодости» и видел в них «дань юношескому пессимизму». Тем не менее, они оставили след в формировании его мировоззрения и явились одними из первых исследований в области антропологии, выполненных с эволюционных позиций.
После смерти первой жены Илья Ильич находился в состоянии депрессии, чувствовал себя одиноким и жил совершенным аскетом, понимая, что в уже сложившийся распорядок его жизни, отданной служению науки, может войти только такая спутница жизни, которая понимает и разделяет его научные интересы.
В доме, где жил Мечников, поселилась семья Белокопытовых, в которой среди пяти братьев и трех сестер младшего поколения выделялись две старшие пятнадцатилетние девушки-близнецы – Катя и Оля. Ученик Ильи Ильича, В. И. Шманкевич, преподавал у них в гимназии естественную историю. Он и сообщил, что Оля интересуется этим предметом. Тогда Мечников предложил давать девушке уроки зоологии, на что она с восторгом согласилась.
Случилось так, что Илья Ильич увлекся своей ученицей и в конце концов добился от родителей согласия на свадьбу еще до окончания Ольгой гимназии. Их свадьба состоялась 14 февраля 1875 года, когда жениху было 29 лет, а невесте всего 16. В жизнь Мечникова пришла не просто любящая жена, но и верный соратник, помощник, ассистент, а впоследствии и биограф.
Ольга Николаевна Мечникова оставила потомкам документ, ставший наряду со «Страницами воспоминаний» самого Мечникова и его эпистолярным наследием основным источником, из которого биографы черпают сведения о жизни этого великого ученого. Она вела откровенную и непредвзятую хронику его жизни.
Интересны письма Ильи Ильича к Ольге, написанные им в первые годы совместной жизни. Мечников во всем приобщал жену к своей жизни, делился мыслями, вводил в свои занятия. Послания Ильи Ильича к Ольге полны подробностей участия ученого в борьбе за отстаивание своих интересов и интересов прогрессивно настроенной профессуры и студенчества.
Спокойной жизнь Ильи Ильича Мечникова никогда не была. Несмотря на свою аполитичность, он находился под наблюдением одесской жандармерии. В одном из отчетов полковника Першина, начальника жандармского управления Одессы, написано: «На стороне профессора политической экономии Посникова, партия, которую я назову либеральной, оказались: Мечников, профессор зоологии, человек крайних убеждений, невозможный ни в каком учебном заведении;… профессор физики Умов – также человек крайних воззрений, с насмешкой отзывающийся по поводу панихиды о в бозе почившем государе императоре».