Приборы Галилея и Санкториуса имели существенный недостаток: показания термоскопов зависели от перепадов атмосферного давления. Это несовершенство отчасти исправил император Фердинанд II Габсбург, лично участвовавший в разработке оригинального термоскопа. В 1641 году его придворные могли увидеть действие устройства, внешне напоминавшего маленькую лягушку. Полость прибора заполнялась жидкостью, в которой плавали шарики различной плотности. Температура тела измерялась по количеству шариков, оставшихся на поверхности после согревания и уплотнения жидкости. Несмотря на всевозможные виды термометров, изобретенных в XVII веке, в клинической практике они начали применяться только спустя два столетия.
Согласно всеобщему убеждению, физиология обрела современную направленность после открытий русского медика И. Павлова. До него исследования в области жизнедеятельности организма имели механический характер, хотя для того времени и уровня развития и это являлось прогрессом.
Представления Декарта получили продолжение в работах швейцарского естествоиспытателя, врача и поэта Альбрехта фон Галлера (1708–1777 годы), оставившего потомкам дидактическую поэму «Альпы» и философское эссе «О происхождении зла». Автор сочинений по анатомии, эмбриологии, ботанике, хирургии, выступал против теории эпигенеза в защиту преформации. Являясь одним из основоположников экспериментальной физиологии, он отрицал идеи зародышевого развития по Гарвею, полагая наличие в клетках неких материальных структур, предопределяющих развитие эмбриона. В монографии «Элементы физиологии» Галлер пытался выявить суть процесса дыхания в легких, установил зависимость силы сокращения сердца от величины стимула и определил свойства мышечных волокон — такие, как сократимость, упругость, раздражимость. Швейцарский врач был первым физиологом, заметившим непроизвольное сокращение сердца под действием силы самого органа.
Начало одному из разделов физиологии, изучающему электрические явления в живом организме, положили эксперименты итальянского анатома Луиджи Гальвани (1737–1798 годы). Позже названный основателем экспериментальной электрофизиологии, он первым занялся изучением электрических явлений при мышечном сокращении, объединив их в понятие «животное электричество». Важные сведения получены из трудов другого представителя электрофизиологии, немецкого физиолога и философа Эмиля Генриха Дюбуа-Реймона (1818–1896 годы). Его заслугой стало определение закономерностей, характеризовавших электрические явления в мышцах и нервах.
Французский физиолог Франсуа Мажанди (1783–1855 годы) всегда выступал против идей витализма. Доказательства ошибочности теорий о «жизненной силе» представлены в его аргументированных опытных данных относительно чувствительных и двигательных нервных волокон (опубликованы в 1822 году). Эксперименты французского ученого обосновали соответствие между структурой и функцией, что впоследствии было сформулировано в законе Бэлла-Мажанди.
Огромное количество фундаментальных трудов по физиологии центральной нервной системы и органов чувств, сравнительной анатомии, по вопросам эмбрионального развития принадлежит немецкому естествоиспытателю Иоганнесу Петеру Мюллеру (1801–1858 годы). Несмотря на создание вполне материалистичной рефлекторной теории, физиолог из Германии считался представителем так называемого физиологического идеализма. Продолжателями его идей стали русские медики И. Сеченов, И. Павлов и А. Филомафитский. К научной школе Мюллера в свое время примкнули Р. Вирхов, Г. Гельмгольц, Г. Дюбуа-Реймон, Т. Шванн. Канадский физиолог Фредерик Грант Бантинг (1891–1941 годы), долгое время исследовал секрецию поджелудочной железы. Благодаря открытию гормона инсулина он стал лауреатом Нобелевской премии 1923 году.
Во второй половине XIX века европейские физиологи сделали значительные открытия относительно функций отдельных органов и систем, а также в исследовании некоторых наиболее простых механизмов регуляции деятельности сердца, сосудов, дыхания, мышц. Однако многочисленные знания имели хаотичный, разрозненный характер. Четкому представлению о жизнедеятельности организма и его отношении к природе мешало отсутствие единой теории о тесной взаимосвязи различных функций организма. Позже этот период назвали временем аналитической физиологии. Наметившаяся тенденция к обобщению имеющихся данных, которая выражалась в попытках изучения нервной системы, нашла логичное завершение в работах русских физиологов И. Сеченова и И. Павлова.
Микроскопическая эра