W 1897 roku wstąpił na oddział mechaniczny Instytutu Technologicznego Cesarza Mikołaja I w Sankt Petersburgu. Szlakiem teorii eteru badał związki zmysłów wzroku i zapachu metodami fizyki w biologii, oparł się na obszernych podręcznikach fizyki ogólnej autorstwa Oriesta Chwolsona i fizjologii człowieka pod redakcją Ludimara Hermanna. Zwątpił w nabycie potrzebnej wiedzy w tym ośrodku, poduczał się fizjologii, której twórca teorii anatomii funkcjonalnej i paleontologii Piotr Lesgaft uczył bezpłatnie na wyższych kursach przy Sankt Petersburskim Laboratorium Biologicznym otwartym przez niego w 1893 roku. Lesgaft zauważył regularne studia techniczne Ioffego i poprosił go, by zwolnił miejsce dla młodych bez możliwości studiów. Ioffe rozpoczął doświadczenia, wzrost wiedzy i wytrwały upór skierowały go do laboratorium botaniki i mikrobiologii wydziału chemii, którym kierował odkrywca wirusów i propagator darwinizmu, profesor Cesarskiego Uniwersytetu Petersburskiego Dmitrij Iwanowski, od 1901 roku profesor Cesarskiego Uniwersytetu Warszawskiego. Wykonał szereg badań nad procesami drożdżowymi wyrobu piwa, zabijaniem bakterii duru brzusznego światłem fioletowym i ultrafioletowym, pobudzaniem bakterii drożdży niskostężoną strychniną, którymi kierował laborant Nikołaj Szirokich.