Гален экспериментально показал, что конечность попеременно то сгибается внутренними, то разгибается наружными мышцами. Так, описывая пятую мышцу, самую большую, по его мнению, из всех мышц тела, приводящую бедро и состоящую из большой, средней и малой мышц, прикрепляющихся к внутренним и задним частям бедренной кости и нисходящей вниз почти до коленного сочленения, он, анализируя ее функцию, писал: «Задние волокна этой мышцы, идущие от седалищной кости, укрепляют ногу, напрягая сустав. Не менее сильно это действие производится нижней порцией волокон, идущих от лобковой кости, к чему присоединяется еще легкое вращательное движение внутрь. Выше их лежащие волокна приводят бедро внутрь точно так же, как самые верхние приводят и в то же время несколько поднимают бедро» («О назначении частей человеческого тела», кн. XV, гл. VIII; Ковнер, с. 885). Тщательно изучая мышцы, Гален отмечал: «Можете ли вы предвидеть последствия ранения, не зная продольного, поперечного или косого направления мышцы?» («О назначении частей человеческого тела»). Так наблюдательный исследователь Гален связывал структуру органа с прогнозом его излечения при травмах.
Ангиология у Галена изложена пространно и обстоятельно, согласно воззрениям той эпохи. Сердце он считал «мышцеподобным» органом, а не мышцей, потому что не находил в нем присутствия характерных для скелетных мышц нервных веточек. Местоположение сердца он ошибочно определял в центре грудной клетки.
Гален правильно описал венечные сосуды сердца и артериальный боталлов проток.
Перегородку сердца Гален считал проницаемой для крови, которая могла через нее просачиваться из левого сердца в правое.
Этот взгляд был незыблемым вплоть до эпохи Везалия, который, так же как и его предшественники, не мог обнаружить этих отверстий в перегородке между мышечными криптами, но и не отвергал их существования. Только описание малого легочного круга кровообращения Михаилом Серветом в XVI столетии и полное, исчерпывающее точное описание движения крови и сердца, сделанное Вильямом Гарвеем в XVII столетии, окончательно изжило эту никогда никем не обнаруженную проницаемость глухой перегородки сердца. Так упорны были в своем длительном хождении не подтвержденные жизнью и опытом гипотезы, высказанные непререкаемыми авторитетами науки.
Сердце, по мнению Галена, является органом, дающим начало всем артериям организма, как печень дает начало всем венам. Система артерий, по мнению Галена, разносит по организму воздух, который «корни артерий» получают из легких через артериальную вену, именуемую в настоящее время легочной артерией. Он писал, что воздух при ее посредстве идет в левое предсердие, потом переходит в левый желудочек и, наконец, в аорту. По мнению Галена, «Когда легкое расширяется, кровь течет и заполняет все вены легкого; когда оно сокращается, происходит как бы отлив крови, отчего возможно постоянное движение крови в венах туда и обратно». Это сложное и запутанное представление только в XVII столетии получило правильное разрешение в гениальных работах Гарвея о кровообращении. Гален внимательно изучил и описал стенки артерий как структуры, более утолщенные в сравнении со стенками вен, которые снабжены, по его мнению, единственной собственной оболочкой.
Гален в сочинении «De facultatibus naturalibus» экспериментально доказал ошибку Эразистрата, утверждавшего, что артерии несут воздух, а кровь проникает в них после рассечения их стенки. Гален перевязывал с обеих сторон длинный отрезок артерии и, рассекая ее, показал, что из нее идет не воздух, а кровь.
Гален описал вены, утверждая, что они получают питательные вещества из кишечника и затем снабжают ими печень. Вены проникают в печень через ворота — «porta», представленные в печени в виде поперечно идущей щели. Гален считал, что существует связь, по современной терминологии, «анастомозы», между системой вен и артерий. Он описал вены мозга, которые и в современной анатомии сохранили его имя.
Наиболее слабо описан у Галена раздел спланхнологии. Кишечная трубка, хотя и описана у него построенной из нескольких слоев, но все же неточно, как будто он описывает нечто среднее по развитию между длиннейшим кишечником травоядных и более укороченным у плотоядных животных.
Гален экспериментально доказал, что, когда в желудке животного «сваренье окончено, нижнее отверстие желудка открывается и пища легко спускается туда (в кишечник), даже в сопровождении большого количества камешков, ядрышек или других предметов, неспособных обратиться в хилус. Это мы можем видеть на животном, рассчитав момент перехода пищи вниз…» При пищеварении выход из желудка надежно закрыт, а «…желудок плотно охватывает пищу подобно тому, как матка обхватывает плод, ибо нет возможности найти пустое место ни в матке, ни в желудке…»
«Когда сварение приходило к концу, привратник открывался и желудок, подобно кишкам, обнаруживал перистальтические движения».