Используя микроскоп со 180-кратным увеличением, описал (1661) сеть капиллярных сосудов, соединяющих артерии с венами, чего не удалось сделать У.Гарвею, открывшему кровообращение. В 1666 наблюдал почечные канальцы и сформулировал первые представления о мочеобразовании. Мальпиги считают основателем анатомии беспозвоночных, начало которой он положил в своем Трактате о тутовом шелкопряде (Dissertatio epistolica de bombyce, 1669).