L. visade 1880 att det finns encelliga organismer (protozoer) i blodkroppar hos malariapatienter. Upptäckten mottogs emellertid med skepsis, och det var först genom senare arbeten som L. fick sina fynd accepterade till fullo. Han publicerade också ett flertal arbeten om andra sjukdomar som orsakas av protozoer, t.ex. den afrikanska sömnsjukan.