Болезнь глаз вынудила овдовевшего Мечникова переключиться на новую область – антропологию. В 1872–1874 гг. он совершил два путешествия в Астраханские и Ставропольские степи, где изучил конституцию и образ жизни монголоидных племен – предков современных калмыцкого и киргизского народов. Он исследовал «биологические дисгармонии человеческой природы» и опубликовал серию статей по этой теме в «Вестнике Европы», а также «Известиях Общества любителей естествознания, антропологии и этнографии» (Антропология и дарвинизм. 1875; Антропологический очерк калмыков как представителей монголоидной расы, 1876; Очерки воззрений на человеческую природу. 1877) и других журналах. Финансовую поддержку своим «степным экспедициям» Мечников получил в Петербургском Географическом обществе и Обществе любителей естествознания, антропологии и этнографии. Во время второй экспедиции в астраханские степи (1874) Мечников изучал возможность влияния характера питания, в том числе и потребления кисломолочных продуктов, на развитие и поведение человека.