随着实验的兴起，出现了许多科学仪器，显微镜就是17世纪初出现的。显微镜把人们带到一个新的认识水平。在这以后，科学家利用显微镜取得了一系列重要发现。
意大利生理学家马尔皮基观察动物组织，发现了毛细血管，他还观察过脾脏、肾脏等组织的微细结构。荷兰业余科学家列文虎克也做过许多显微镜观察，最先看到精子、血细胞，他在观察蝌蚪的尾巴时发现血细胞从毛细血管中流过的情形。他和马尔皮基的观察填补了哈维在血液循环学说中留下来的空白，说明血液怎样由动脉进入静脉的。
17世纪时，物理学、化学和生物学都有了进步，医学家也开始不满意过去的医学学说，出现了一些新的学说，形成了三种医学派别。一是物理学派，医学机械论者、哲学家和数学家笛卡儿对医学的见解就是代表。二是化学派，以化学原理解释生理和病理现象，荷兰人西尔维乌斯可为其代表。三是活力派，认为生命现象不能受物理或化学的支配，生命现象是由生命特有的生命力来维持的，这种生命力亦即活力。这个学派的代表人物是斯塔尔，他认为疾病的原因在于生命力的减少，而其消失就是死亡。此派到18世纪更为盛行。
这三个学派虽然开始于17世纪，但其影响都很大，直到20世纪各种学派中还能找到它们的踪迹。
内科学直到17世纪一直没有什么进展，医术与中世纪相仿，四体液论依然是疾病理论的基础。到18世纪，医学家己经解剖了无数尸体，对人体的正常构造已有了清晰的认识，在这基础上，他们就有可能认识到若干异常的构造。
意大利病理解剖学家莫尔加尼于1761年出版《论疾病的位置和原因》一书，描述了疾病影响下器官的变化，并且据此对疾病原因作了科学的推测。他把疾病看作是局部损伤，而且认为每一种疾病都有它在某个器官内的相应病变部位。在他以后医师才开始用“病灶”解释症状，这种思想对以后的整个医学领域影响甚大。
18世纪后半期，奥地利医生奥恩布鲁格发明了叩诊。但叩诊法的推广应用，还是19世纪的事。
到18世纪，临床医学教学兴盛起来，莱顿大学在医院中设立了教学病床，布尔哈维成了当时世界有名的临床医学家。
19世纪初，细胞学说被提了出来。到19世纪中叶，德国病理学家菲尔肖倡导细胞病理学，将疾病研究深入到细胞层次。
19世纪中叶，由于发酵工业的需要，再加上物理学、化学的进步和显微镜的改进，细菌学也随之诞生了。法国人巴斯德开始研究发酵的作用，后研究微生物，证明发酵及传染病都是微生物引起的；德国人科赫发现霍乱弧菌、结核杆菌及炭疽杆菌等，并改进了培养细菌的方法和细菌染色方法，还提出科赫三定律。他们的工作奠定了微生物学的基础。
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