Początkowo jego publikacje spotkały się z nieufnością, spodziewano się bowiem, że choroba ma etiologię bakteryjną.
W 1882 Laveran przybył do Włoch w poszukiwaniu czynnika zakaźnego malarii w glebie, wodzie i powietrzu, jednak nic nie znalazł, co skłoniło go do przypuszczenia, że może on się znajdować w ciele komarów, w które obfitowały tamte tereny. Dopiero około roku 1890 powszechnie ugruntowało się przekonanie o pierwotniakowej przyczynie zachorowań na malarię.
W 1884 powrócił do szpitala Val-de-Grâce w Paryżu, a w 1897 został kierownikiem oddziału w Instytucie Pasteura, gdzie pozostał do śmierci. Tam opublikował ważne prace na temat leiszmaniozy i trypanosomatozy. Od 1901 był członkiem Francuskiej Akademii Nauk.
Prowadził badania nad chorobami tropikalnymi, głównie malarią, śpiączką afrykańską i leiszmaniozami. Za odkrycie zarodźca malarycznego (Plasmodium malariae) jako przyczyny malarii, w 1907 został uhonorowany Nagrodą Nobla. Komitet Noblowski wyróżnił go również za całokształt prac dotyczących roli pierwotniaków w powstawaniu i przenoszeniu chorób.