Как видно из отчета В. Я. Данилевского о научных занятиях за первую половину 1878 г., он не только учился и выполнял намеченные темы, но и усовершенствовал некоторые приборы обоих своих руководителей в Вюрцбурге.
Весной 1879 г. В. Я. Данилевский отправился в Лейпциг к Карлу Людвигу, ставшему «интернациональным учителем физиологии чуть ли не для всех частей света». Здесь раньше уже работали И. М. Сеченов, И. П. Щелков и А. Фик, оказавшие большое влияние на В. Я. Данилевского. Василий Яковлевич был очень хорошо принят знаменитым физиологом. Под руководством Людвига с помощью сконструированной этим ученым аппаратуры он выполнил предложенную профессором весьма важную работу по суммированию электрических раздражений блуждающего нерва. И здесь В. Я. Данилевский не следовал лишь по пути, намеченному руководителем. Он самостоятельно изучил вопрос о действии асфиксии на возбудимость блуждающего нерва. Однако и этим не ограничивались интересы Василия Яковлевича. С самого начала в центре его внимания стоял вопрос о влиянии больших полушарий на всю жизнедеятельность организма. Оказалось же, что в лаборатории К. Людвига запрещено заниматься физиологией высших отделов центральной нервной системы. Как вспоминал впоследствии Василий Яковлевич, Людвиг мотивировал это запрещение тем, что известные ему физиологические методы слишком грубы для исследования деятельности полушарий. Людвиг, к сожалению, не дожил до того момента, когда великий русский физиолог Иван Петрович Павлов создал свой тончайший объективный физиологический метод изучения высшей нервной деятельности. Так возник «мирный конфликт» между ограниченностью учителя и прогрессивными устремлениями ученика. Мы не имеем прямых указаний, как он разрешился. Однако тот факт, что 11 сентября 1879 г. в Физико-математическом отделении Петербургской Академии Наук был зачитан доклад В. Я. Данилевского на тему «К учению о животном гипнотизме», говорит о том, что победила его настойчивость. В. Я. Данилевскому удалось в Лейпциге закончить первый этап начатых еще в студенческие годы и самостоятельно продолженных в Вюрцбурге исследований.
В Лейпциге Василий Яковлевич не ограничился лабораторией Людвига. Продолжением исследований, осуществлявшихся у Фика, явились здесь работы по калориметрии сгорания органических веществ в лаборатории К. Штомана (С. Stomann). Кроме того, под руководством Гауле (Gaule) Василий Яковлевич занимался гистологическими исследованиями.
Во время пребывания в Лейпциге молодому русскому ученому пришлось стать свидетелем и участником борьбы Людвига и его сотрудников против немецких мракобесов. Последние травили передовых немецких физиологов-экспериментаторов и прежде всего Людвига за их стремление изучать на опыте жизненные функции организма. Во главе своры немецких черносотенцев стоял некий Вебер, автор памфлета под названием «Камеры пыток науки».
В 1879 г. в Харькове были прекращены совместные занятия по физиологии студентов медицинского факультета университета и Ветеринарного института. Перед Ветеринарным институтом встал вопрос о приглашении преподавателя физиологии. Выбор пал на В. Я. Данилевского. Он был избран доцентом с правами профессора по участию в Совете и заведованию лабораторией. В его обязанности входило чтение курса зоофизиологии и ведение практических занятий по гистологии. После двух пробных лекций В. Я. Данилевский 15 февраля 1880 г. был утвержден в этой должности. Из автобиографии Василия Яковлевича мы узнаем, что лаборатория, которой ему поручалось заведовать, «находилась лишь в зачаточном состоянии и без средств». Кроме заведующего, она не имела ни одного штатного сотрудника. Все это заставляло затрачивать массу сил на подготовительную работу, хотя он и без того был вынужден немало работать ради преподавания двух предметов и ради ознакомления с некоторыми предметами из курса ветеринарных наук, особенно с зоотомией домашних животных.
9 сентября 1882 г. в связи со смертью доцента Н. Ф. Белецкого Совет Харьковского университета вынес решение о приглашении доцента Ветеринарного института В. Я. Данилевского для чтения курса физиологии животных, с платою из специальных средств. Вскоре профессора А. Ф. Масловский и П. Т. Степанов внесли в физико-математический факультет предложение об избрании Василия Яковлевича штатным профессором кафедры зоологии для преподавания сравнительной физиологии, анатомии человека и общей гистологии. Он был утвержден экстраординарным профессором 23 апреля 1883 г. Некоторое время Василий Яковлевич продолжал преподавать в Ветеринарном институте «по найму», получив, наконец, там штатного лаборанта. В 1884 г. он полностью переключился на работу в университете.
Первые шаги молодого ученого в качестве самостоятельного руководителя выявили черты его характера, которые не сгладились в течение всей жизни: резкое отношение к отрицательным явлениям, стремление помогать товарищам в работе и защищать тех, кто, по его мнению, был несправедливо обижен.
В Ветеринарном институте Василий Яковлевич резко вскрывал недостатки преподавания, которое было еще более рутинным, чем в университете. Это вызвало неприязненное к нему отношение со стороны большинства профессоров во главе с директором. Наиболее рьяным его противником оказался заведующий терапевтической клиникой проф. П. Гордеев.
В 1881—1882 гг. была опубликована магистерская диссертация ветеринарного врача Ф. Соцевича. В. Я. Данилевский не руководил этой работой. Основным консультантом был профессор фармакологии университета И. Н. Станкевич, скончавшийся вскоре после выхода в свет диссертации. Сам диссертант указывал, что молодой руководитель физиологической лаборатории Ветеринарного института лишь предоставил в его распоряжение необходимую аппаратуру. Тем не менее П. Гордеев, подвергнув «разносу» эту работу на страницах издаваемого им журнала, главный удар направил против В. Я. Данилевского, поскольку, по его словам, работа «была произведена г. Соцевичем в физиологической лаборатории Харьковского ветеринарного института, следовательно под руководством доцента В. Данилевского». В конце статьи значилось «окончание следует». Однако обещанного окончания не последовало. Тогда Василий Яковлевич в конце 1883 г. опубликовал свой ответ на статью. Доказав невежество «критика», он обратился к этической стороне выступления Гордеева. Ознакомление с работой Соцевича и статьей Гордеева показывает, что В. Я. Данилевский имел полное основание писать о последнем, что «он не стесняется в искажениях, в извращениях не только смысла, но и самого текста приводимых им цитат; он приписывает критикуемому им автору вымышленные слова; он не останавливается перед ложным обвинением в обмане; он не стесняется говорить о таких вопросах, в которых, повидимому, мало смыслит» и т. д. (1883, 1, стр. 147). Так и не закончив свою первую статью, Гордеев в 1884 г. ответил потоком ругательств на выступление молодого ученого. Этот ответ не внес в спор ничего нового по существу, зато с полной ясностью показал действительную цель реакционной клики, рупором которой захотел стать издатель журнала «Ветеринарный вестник». Василий Яковлевич не остался в долгу. Свой «Анализ "Разъяснения" П. Гордеева», опубликованный в том же году, он изложил в виде истории болезни. При этом он показал, что его интересует не столько сам «больной», сколько те условия, которые способствуют развитию «заболевания»; его интересует не господин Гордеев, а господа гордеевы. Явления же типа «Разъяснения» важны «для определения степени культурного развития той почвы, на которой они развиваются и получают отклик в смысле консонанса» (1884, 1, стр. 108). За указанной статьей В. Я. Данилевского почти немедленно последовали новые «возражения» Гордеева. Их целью, по признанию автора, являлось стремление скомпрометировать деятельность молодого ученого «на поприще служения ветеринарному делу», — добиться ухода его из Ветеринарного института. Это было тем более своевременно, что у директора института уже имелся свой кандидат для ведения курса физиологии — Н. В. Рязанцев. После ухода В. Я. Данилевского его место действительно занял указанный кандидат. Несмотря на то, что у Василия Яковлевича были основания для неприязненного отношения к Рязанцеву, он впоследствии признавал, что из последнего выработался серьезный научный исследователь.
Тяжелая обстановка, сложившаяся в Ветеринарном институте, не была основной причиной ухода В. Я. Данилевского. Гораздо большее значение имело то обстоятельство, что он видел в своем совместительстве препятствие для полного осуществления намеченных им планов научной работы. Он считал, что при условиях совместительства не сможет обеспечить преподавание сравнительной физиологии студентам-естественникам на должном уровне. По его убеждению, преподавание физиологии студентам-естественникам должно существенно отличаться от преподавания физиологии как на медицинском факультете, так и в Ветеринарном институте. Прежде всего, Василий Яковлевич добился в 1884 г. организации отдельной лаборатории. Он стремился к тому, чтобы это была не лаборатория физиологии вообще, а лаборатория сравнительной физиологии. Для осуществления такой задачи при ней соорудили морской аквариум, что представляло очень большие технические трудности. Здесь обитали различные представители кишечнополостных, червей, мягкотелых и членистоногих. Аквариум давал богатый материал для лекций и демонстраций. Но мало было иметь этот материал, надо было творчески им овладеть. В данный период В. Я. Данилевскому больше всего приходилось трудиться над подготовкой к лекциям, касавшимся различных отделов физиологии беспозвоночных животных. Для повышения своей квалификации в этой области молодой профессор летом 1883 г. направился в Женеву, где работал под руководством К. Фогта (С. Fogt). Там же, при содействии Э. Юнга (Е. Jung), он занимался сравнительной анатомией беспозвоночных, а в патологическом кабинете В. Цана (W. Zahn) овладевал новейшими методами гистологического исследования.
В 1886 г. истекло 30 лет штатной преподавательской работы проф. И. П. Щелкова. Будучи ректором Харьковского университета, он не подал заявления о переизбрании на следующее пятилетие, и должность заведующего кафедрой физиологии медицинского факультета оказалась вакантной. По рекомендации ее бывшего руководителя Василий Яковлевич 10 декабря 1886 г. был перемещен на должность ординарного профессора этой кафедры. В начале 1887 г. он приступил к преподаванию, а весной того же года передал преподавание на физико-математическом факультете проф. А. Ф. Брандту.
Таким образом, до перехода на медицинский факультет В. Я. Данилевский успел проработать в роли самостоятельного руководителя физиологической лаборатории семь лет. За этот период он оформился как ученый, твердо стоящий на позициях естественнонаучного материализма. В исследовательской работе и в преподавании В. Я. Данилевский стремился последовательно проводить идею единства организма с окружающей средой, идею морфологической и физиологической эволюции на основе этого единства. Все функции высших организмов до человека включительно он трактовал как результат длительного эволюционного развития, отмечая при этом решающую роль высших отделов центральной нервной системы на высших этапах филогенеза.
В течение указанного периода В. Я. Данилевский продолжал свои исследования по физиологии и отчасти морфологии нервной системы, а также по физиологии и биофизике мышц. Эти исследования поставили перед ним ряд вопросов электрофизиологии, которые Василий Яковлевич разрабатывал с участием своего брата Константина Яковлевича — сотрудника кафедры общей патологии. Вдвоем они внесли ряд важных усовершенствований в существовавшую тогда электрофизиологическую аппаратуру.
К указанному периоду относится начало исследований Василия Яковлевича по сравнительной паразитологии. Первая работа этого цикла была опубликована в 1884 г. Кажущаяся на первый взгляд изолированность и случайность протистологических работ В. Я. Данилевского по отношению к остальным направлениям его исследований в действительности, как мы постараемся показать далее, находится в органической связи с его общей физиологической концепцией.