Последующие годы были временем борьбы за триумф новой анатомии; в защиту науки Везалий организовывал публичные демонстрации в Падуе, Болонье, Пизе. Его риторический талант, безупречная логика, редкостный энтузиазм увлекали не только поклонников, но и критиков. В качестве лучшего метода агитации к трупу приглашались самые ярые оппоненты. В Италии имя Везалия произносилось с почтением, его с триумфом встречали студенты, но во Франции, Бельгии, Швейцарии новая анатомия не признавалась. Однако именно в Базеле создан основополагающий труд «О строении человеческого тела» (1543 год) в 7 книгах, обобщивший прошлые достижения и содержавший ценные дополнения автора. Одновременно был опубликован краткий учебник «Извлечение», адресованный молодым врачам, обучавшимся в анатомическом театре. На протяжении 1544 года ученый безуспешно боролся с врагами, главным среди которых являлась католическая церковь. В итоге Везалий не выдержал и уехал в Брюссель. Порвав с любимой наукой, проклиная невежество, он уничтожил все свои рукописи.
Начиная с 1544 года Везалий путешествовал в качестве лейб-медика Карла V. После смерти старого императора его наследник Филипп II не смог защитить врача от испанской инквизиции. Обвиненный в анатомировании живых людей ученый был приговорен к смерти, но казнь заменили паломничеством в Иерусалим. На обратном пути корабль попал в шторм, вынужденно причалив к берегу острова Занте, где Везалий заболел и умер.
Некоторые биографы считали Везалия автором одной книги. Текст сочинения «О строении человеческого тела» проиллюстрирован гравюрами известного живописца Иоганна ван Калькара. Анатомические работы предшественников Везалия почти не содержали рисунков. Низкий уровень живописи эпохи Средневековья, трудности рисования на пергаменте, но главное — пренебрежение анатомическими знаниями, почерпнутыми при вскрытии, в то время делали анатомические рисунки курьезной редкостью. Исключение составляли зарисовки скелета в различных позах и все научное творчество Леонардо да Винчи.
Везалий хорошо понимал значение анатомического рисунка. Приступая к созданию оригинального иллюстрированного руководства, он сказал: «…гравюры способствуют пониманию вскрытий и представляют взору яснее самого понятного изложения». Действительно, ценность книги во многом определялась качеством рисунков, олицетворявших живой дух Ренессанса. По отзывам известного русского медика, в работе Везалия «мышцы человеческого тела представлены в динамике. Позы трупов заставляют думать о мудрости жизни и драматизме смерти».
Первая книга являлась руководством по исследованию костей и суставов (остеология и артрология). Здесь полностью описывался скелет, включая зубы, хрящи, ногти. В заключение рассматривались методы обработки костей и давались советы относительно инструментов, необходимых для анатомирования: пилы, молотки, щипцы, ножи, бритвы, крючки, ножницы, иглы. Однако среди них не упоминался обыкновенный пинцет.
Специалистам предназначался вывод о различии количества ребер у мужчины и женщины: «А мнение черни, будто мужчины на одной стороне лишены какого-то ребра и женщина превосходит мужчину на одно ребро, совершенно смешно, хотя Моисей сохранял предание, будто Ева создана Богом из ребра Адама». В описании черепа Везалий первым довольно точно изобразил клиновидную и нижнечелюстную кости. В заключение автор описал процедуру мацерации костей. Для этого использовались деревянные ящики с отверстиями; в них закладывались трупы и пересыпались известью. Затем ящики помещались в воду. После нескольких промывок и очищения кости выставлялись на солнце для отбеливания. Часто применялось вываривание костей для улучшения внешнего вида скелета как учебного пособия. Техника его изготовления также описана до мелочей.
Вторая книга посвящена анатомии мышц (миологии). Заслугой Везалия являлось создание оригинальных, превосходно выполненных изображений и точных таблиц. Фигуры с препарированными мышцами в различных позах расположены на фоне итальянских пейзажей. В постановке конечностей правильно передана динамика движения. Автор отрицал ранние предубеждения относительно сухожилий и нервов: «Сухожилие соответствует связке, а не нерву, а нерв не растворяется ни в мышце, ни в сухожилии». Во второй книге мышцы систематизированы по форме. При этом указано на условность таких понятий, как начало и прикрепление мышцы; давались примеры их противоположного действия.