По свидетельству О. Н. Мечниковой, во время пребывания в Германии единственным развлечением Ильи Ильича была музыка: «Сам он не играл ни на каком инструменте. Родители не учили его музыке, обескураженные тем, что ни сестра его, ни старшие братья не обнаружили успехов в этой области… А между тем он был необыкновенно одарен и страстно любил музыку. Он умел только насвистывать и с помощью этого слабого средства мог воспроизводить решительно все слышанное, от простой арии до мотивов самой сложной симфонии. Благодаря распространенности концертов в Германии, он мог серьезно знакомиться с классической музыкой. Моцарт и Бетховен навсегда остались его любимыми композиторами».
Из Мюнхена Мечникову пришлось уехать в связи с начавшейся в 1866 году войной между Пруссией и Австрией. Он снова уехал в Неаполь. Чтобы сэкономить возможно больше денег, Илья Ильич отправился морем через Геную. Море встретило путешественника крайне неприветливо: был сильнейший шторм.
Мучительно страдавший от морской болезни, Мечников приехал в Неаполь совершенно разбитый, с головной болью и слег в постель. В довершение всего город вновь посетила холера, от которой умерла хозяйка квартиры, где поселился Илья Ильич.
Вместе с Ковалевским Мечников уехал из Неаполя на остров Искию, думая, что там удастся поработать. Но головные боли продолжались, и ему снова приходилось отказываться от своих планов. Измученный вынужденным бездействием и бесплодными скитаниями, Илья Ильич уехал в славящийся прекрасным климатом городок Каву, где надеялся поправить свое здоровье.
Когда эпидемия холеры прекратилась, Илья Ильич вернулся в Неаполь и занялся исследованием головоногих моллюсков. Некогда, до появления позвоночных, эти моллюски были одними из могущественных живых существ на Земле. Прошли миллионы лет, многие виды головоногих вымерли, и в настоящее время известны лишь некоторые их формы. Грозный осьминог, или спрут, — один из представителей головоногих моллюсков, сохранившихся до наших дней.
Изучая историю развития головоногих, Мечников обнаружил у них слои клеток, повторяющие схему зародышевых листков у зародышей позвоночных животных. Головоногие — беспозвоночные. Новое исследование Мечникова подводило еще одну опору под эволюционную теорию Дарвина. Оно доказывало несомненную связь в развитии живых существ — родство между низшими и высшими животными.
На исследовании развития головоногих моллюсков Илья Ильич остановился как на теме своей магистерской диссертации.
