W czasie I wojny światowej d’Hérelle wraz ze swoim zespołem produkował leki na potrzeby armii ententy. We wrześniu 1917 d’Hérelle dowiedział się o opisaniu (w 1915) przez brytyjskiego bakteriologa Fredericka Tworta drobnoustrojów zabijających komórki bakteryjne i podjął się zakończonej sukcesem próby wyizolowania owych mikroorganizmów. Pierwsze bakteriofagi wyizolował w początkach 1919 z kurzych odchodów. Już w sierpniu tego samego roku zakończyło się sukcesem leczenie bakteriofagami pierwszego pacjenta chorego na dyzenterię.
W 1925, w związku z dalszymi sukcesami innych naukowców w terapiach fagowych. d’Hérelle został przez Uniwersytet w Lejdzie uhonorowany doktoratem honoris causa za pionierskie badania w tej dziedzinie. W następnym roku był nominowany do Nagrody Nobla, jednak ostatecznie jej nie otrzymał.
Wkrótce potem Félix d’Hérelle został zatrudniony przez Conseil Sanitaire, Maritime et Quarantenaire d'Egypte w Aleksandrii, które miało za zadanie powstrzymać epidemie cholery wśród pielgrzymów muzułmańskich wracających z Mekki. Do tego celu wykorzystał on fagi uzyskane w czasie podróży do Indochin w 1920. Następnie udał się do Indii, gdzie podjął się podobnego zadania.