我国实验胚胎学的创始人之一
１９３０—１９３４年，童第周在比京大学布拉舍（Ａ．Ｂｒａｃｈｅｔ）实验室开始了胚胎学的研究工作。他在棕蛙（Ｒａｎａｆｕｓｃａ）卵子受精面与对称面的关系的研究中，证明了对称面不完全决定于受精面，而决定于卵子内部的两侧对称结构状态。同期，还完成了海鞘早期发育的研究。
１９３４年回国后，在青岛继续进行海鞘的研究工作，其目的是研究卵质中的成分在受精前
揭示了胚胎发育的极性现象
抗日战争期间，童第周转移到内地，被迫放弃对海洋动物的研究，代之以各地都可以得到的青蛙、蟾蜍等两栖类和金鱼做材料。这个时期他的主要工作是两栖类胚胎的纤毛运动和鱼类卵子中器官形成物质的定位。
他在两栖类（蟾蜍和黑斑蛙）胚胎发育的研究工作中，以纤毛的运动作为实验对象和极性的指标，着重探讨了胚胎发育的极性或轴性，他和同事曾发现纤毛运动方向的决定时间是在原肠期与神经板初期，并证明外胚层纤毛运动的方向决定于中胚层和内胚层，而且这种感应能力在个体发育中是沿着胚胎的前后轴自头而尾逐渐减弱，形成梯度，清楚地表明了胚胎发育的极性现象，从而证明这种感应能力是由一种未知的化学物质，通过细胞间的渗透作用，诱导和决定胚胎纤毛运动的方向。
对文昌鱼个体发育的全新认识
文昌鱼在生物进化中占有重要的地位，它是脊椎动物的祖先，在世界上分布很少。过去国际上的实验工作大都是在意大利进行，以后我国沿海地带也发现有文昌鱼。童第周领导的研究组首先解决了文昌鱼的饲养、产卵和人工授精等必要的技术，为系统研究文昌鱼的胚胎发育奠定了基础。关于文昌鱼胚胎的正常发育，经过著名美国胚胎学家康克林（Ｃｏｎｋｌｉｎ）数十年的研究，才有了比较系统的认识。但是由于文昌鱼的卵子难以获得，并且体积很小，国际上利用实验方法对此进行研究者寥寥无几。童第周和他的同事们利用精巧的在显微镜下解剖的技术，对文昌鱼胚胎发育机理进行了一系列的研究，对文昌鱼卵的发育能力提出了很重要的修正意见，受到国际上的重视。这方面研究的主要贡献有：（１）发现文昌鱼卵子在发育过程中的调整能力比海鞘卵子大，但发育的类型基本上与海鞘卵子相似。分裂球在发育过程中的调整能力一方面依靠卵子中预定的器官形成物质为基础，另一方面还要根据各分裂球之间的相互作用，使正常的发育在二者精密配合的情况下完成，因此得出的结论是：文昌鱼的卵子发育不是过去学者所认为的嵌合类型，而是具有一定的调节能力。（２）在上述基础上，他又探讨了文昌鱼卵子的预定器官形成物质的分布区域，制出了８细胞和３２细胞时期器官预定形成物质的分布图谱，为阐明早期胚胎的器官分化提供了实验依据。并进一步指出文昌鱼卵的动物性半球决定个体的极性和器官形成，但这不是孤立的，它也受到来自植物性半球物质的诱导和制约。（３）为了进一步探讨文昌鱼卵子发育的调节能力，又进行了外胚层细胞与内胚层细胞的移植实验，认为外胚层细胞的可塑性比内胚层细胞大，它容易受内胚层细胞影响转化为内胚层细胞。内胚层细胞也能改变性质转化为类似外胚层的细胞，但需要有更适当的条件。说明细胞的定位和细胞质的分化状态对个体发育有明显的作用。童第周等所证明的文昌鱼卵这些早期发育的特点，进一步论证了文昌鱼在进化上的地位是属于介乎无脊椎动物和脊椎动物之间的过渡类型。这方面的工作也支持了他后期关于核质关系研究的论据，即细胞质在个体发育中有改变细胞遗传性表达的能力。
