В Вене встретились Сеченов, Беккерс и Боткин. Сеченов, раньше своих друзей освоившийся на новом месте, уже работал над диссертацией в лаборатории физиолога Карла Людвига. Было решено просить профессора Людвига прочесть русским медикам цикл лекций по кровообращению и иннервации кровеносных сосудов, на что тот охотно согласился. «Людвиг принадлежал к числу профессоров, любящих процедуру чтения… С вивисекторской стороны лекции были обставлены роскошно», — вспоминал потом Сеченов, высоко ценивший немецкого физиолога.
Боткин писал: «До сих пор я вполне удовлетворен только лекциями Людвига, превосходящими всякое ожидание ясностью и полнотою изложения; лучшего физиолога мне еще не приходилось слышать; личность Людвига — самая милейшая, простота и любезность в обращении поразительны».
Со своей стороны Карл Людвиг, учитель целого поколения физиологов всех стран Европы, очень ценил своих русских учеников и стал для них не только руководителем, но и другом.
Основной задачей Боткина было ознакомиться с Венской терапевтической клиникой, где он и начал работать с присущим ему интересом к новому, настойчивостью и трудолюбием. Центральной фигурой Венского университета пятидесятых годов, после Рокитанского, стал Оппольцер, терапевт с европейским именем, автор широко распространенного руководства по внутренним болезням. Однако ни клиника, ни профессор не понравились Боткину, он писал в Берлин Белоголовому: «Оппольцер — прекрасный наблюдатель, сметливый диагност, вообще тип хорошего практического врача… Но так часто грешит против науки, что все же нельзя его назвать хорошим клиницистом в полном смысле этого слова. Соврать против химии, против патологической анатомии, даже против физиологии ему случается нередко».
Конечно, клиника, которой руководит профессор, являющий собой только «тип хорошего практического врача», не могла удовлетворить Боткина.
Он понимает, что наблюдательность и сметливость — это еще далеко не все, что от него требуется. Понимает, что для того, чтобы избавиться от эмпиризма, чтобы превратить медицину из искусства в науку, необходимо широко привлечь химию, патологическую анатомию, физиологию. Этот путь указал ему Вирхов. Впоследствии Боткин писал:
«…Вирхов, ища истину путем исследования, уничтожил авторитеты школ и гипотез, дал способ оценки фактов и указал нам истинный путь исследования».
«…Только те, которым выпало на долю быть очевидцами произведенного Вирховым переворота в медицине, — те, которым пришлось начать изучение медицины, не слышав еще имени Вирхова, — только они могут вполне сознать всю важность и все значение Вирхова в развитии медицины, как науки».
Боткина снова тянет в Берлин, в лабораторию Гоппе-Зейлера. Там теперь занимается Белоголовый. Боткин пишет Белоголовому: «Веной совершенно недоволен… Здесь многому не выучишься. Порядочному человеку в Вене больше трех месяцев быть грех».
В свой последний приезд в Москву Боткин познакомился с Анастасией Александровной Крыловой. Дочь небогатого московского чиновника, она получила серьезное образование, знала языки, музыку, литературу. В январе 1859 года Сергей Петрович стал женихом Крыловой. Он писал Белоголовому: «…Последняя почта принесла мне желанную весточку, которую я получил накануне нового года, и весь вечер ходил как пьяный. Поздравить меня ты можешь. Но я до сих пор еще не могу сказать, когда и где будет свадьба».
В другом письме он пишет: «…Свадьба моя отложилась до последнего числа апреля, Невеста выезжает в половине марта. Это известие получил по телеграфу тогда, когда начинал считать оставшиеся часы до счастливого дня моей жизни. Оно меня так озадачило, что я почти до сих пор не приду в себя. Вскоре после телеграммы я захворал снова своими болями со стороны печени и почти целую неделю не мор выходить из комнаты и до сих пор нахожусь в самом отвратительном состояния духа…»
Переутомление от работы, болезнь, необходимость отложить свадьбу — все это неблагоприятно подействовало на Боткина. Он стал раздражителен, и это скоро почувствовали его друзья.