生理学是研究活机体的正常生命活动规律的生物学分支学科，生理学虽然是生物学的一个分支，但在拉马克第一次使用“生物学”这个名词之前，世界上已经有了几位很有名望的生理学家。生理学有着悠久的历史、众多的成果，是生物学的主体。生理学的外延很难界定，比如诺贝尔奖中有一项生理或医学奖，这个“生理”就是生物学的代名词。
从哈维到贝尔纳，将近3个世纪的科学家的努力把生理学从神化的亚里士多德—盖仑体系中解放出来，并引导生理学走上现代化的道路。生理学现代化时期的特点是哲学思辨色彩浓厚，神学色彩逐渐减少，科学成分日渐增多。
人们试图用哲学、力学、化学和物理学原理来探索生命活动的机理，并进行了不少有趣的实验，但由于当时各种社会条件的限制，这些实验往往并没有达到预期的目的，反而走向极端或偏执而陷入形而上学的泥坑。尽管如此，这个时期的主要学术流派：医学机械学派、医学化学学派、德国生理学派，对后世生理学的影响还是很巨大的。
医学机械学派
17世纪，物理学得到了极大的发展，通过伽利略、开普勒、牛顿等天才的努力建立了雄伟的力学大厦，机械力学作为文艺复兴的产物成了当时自然科学的主流。当此之时，机械力学不仅是一门科学，而是一种新的世界观，正在成长的生理学也受到了它的巨大影响。事实上，生理学的奠基者哈维就是一个机械论者。他把机械力学应用到生理学上，成功地阐述了机体的血液循环。受他的鼓舞，不少人试图运用机械论来解释机体的肌肉运动、消化乃至整个机体的活动，这就形成了有名的学术流派——医学机械学派。
笛卡儿是医学机械学派的创始人之一，他出生在法国一个富有的家庭，是哈维和培根的同时代人。作为数学和哲学大师，笛卡儿对动物生理也充满了兴趣。在《论宇宙》一书中，他把动物和人看成是宇宙的重要组成部分。在《论人类》和《论胚胎的形成》两文中，他提出了解释动物生理的机械论体系。笛卡儿把动物看成是一架机器，其各种生理功能可以用纯粹的机械术语来解释。他把各种生理活动归结为物质微粒的运动和心脏所产生的热的运动。他认为人是一架具有“理性灵魂”的特殊机器，“理性灵魂”起着思维、意志力、记忆、想象的作用。他认为心脏里含有一种“无光之火”，能使进入心脏的血液膨胀和加温，并将血液散布到肺部和全身。肺组织和火热的心脏相反，热血在肺部与空气作用而冷却，然后一滴一滴地注入心脏的左室中。松果腺被认为是灵魂的所在地，是非物质的灵魂和肉体机器相互作用的唯一场所。他认为动物具有灵气，动物灵气沿着神经流动，从神经流到肌肉引起四肢运动。除了人类的思想外，机体其他所有的生理功能被看做钟表、磨坊等的机械运转。作为唯理论哲学大师，笛卡儿虽然也做过一些实验或亲自到屠宰场观看动物解剖，但他关于动物生理的观点或理论基本上是从他自己的哲学体系中演绎出来的，而并非是从实验中得出来的。用今天的眼光来看，他的观察和解释科学的成分不多。笛卡儿在生理学发展史上的意义在于他敢用一种机械方式来解释动物包括人的全部功能，特别是大脑的功能，这对当时的盛行的唯灵论是一个沉重的笛卡儿打击。
拉美特里是医学机械学派的另一位杰出人物，与笛卡儿小心避开争端的性格相反，他经常故意挑起争端和冲突。作为牧师，他却在《心灵的自然史》中用唯物的理论和科学的方法直接反驳基督教教义。1748年，他出版了著名的《人是机器》一书，在书中，他把人和动物一样当做一部机器来讨论。拉美特里曾观察过动物肠管的蠕动和肌肉因刺激而收缩的现象，根据十分有限的事实，他做出了许多大胆的推论。他认为人这部机器完全是根据物理化学规律活动的，甚至精神活动也是一个物理化学过程，像鸦片、吗啡、酒精不仅能影响人的机体，而且能影响人的精神如思想、情绪、想象和意志。拉美特里否定了人类本质上不同于动物的观点，从而抛弃了笛卡儿的灵魂与肉体相互作用的“二元论”，使生理学中机械论更加完美和彻底。
笛卡儿和拉美特里的理论让医学机械学派在哲学上占有很重要的地位，但真正为这一学派在科学上赢得盛誉的代表人物则是博雷利和哈维。
出生于意大利那不勒斯的博雷利从小就显示出了数学天才，他应聘担任比萨大学数学教授，但却和马尔比基合作研究动物的解剖和生理学。事实证明，博雷利使比萨大学数学和生理学两方面都变得著名起来，比萨大学成为了倡导自然科学新实验方法的中心之一。
博雷利的生理学成就集中在他死后出版的《动物的活动》一书中。在这部生理学巨著中，绝大部分内容是应用数学和机械原理来研究肌肉的功能。他对人和动物的各种姿势以及步行、奔跑、游泳和飞翔等不同种类的运动进行了有趣的力学分析和计算。他将机械学原理和几何学结合来研究单块肌肉和肌肉群的运动。他把动物的各种活动分成内运动和外运动，即内脏运动和骨骼肌的运动。他通过显微镜观察肌肉的细微结构，耐心细致地研究了各种肌肉运动的特点。他和斯坦诺不约而同地发现肌肉收缩时起作用的是肌肉中的肉质纤维而非肌腱纤维，这就纠正了希波克拉底派认为肌腱引起运动的错误观点。
博雷利用一头鹿做活体解剖，发现心脏和其他器官无明显温度差异博雷利做了一个简单的实验，通过实验发现心脏是一个肌肉泵，而不是一个笛卡儿所描述的热源。他用一头鹿做活体解剖，测量心脏和其他器官的差别，发现无明显的温度差异。他还断定，心脏肌肉在收缩时体积会增大，并认为是肌肉活动的普遍现象，但并不认为这是动物灵气从脑通过神经流到肌肉使肌肉紧张而变粗。有趣的是几乎与此同时，其他科学家如戈达德和格列森通过简单的实验证明肌肉在收缩时体积并未增大，这些相反的意见让博雷利对肌肉收缩的原因进行了深入的思考。他认为肌纤维是由菱形块串成的链，收缩是由于大量的楔形相互嵌插而引起肌肉膨胀的结果。博雷利还做过一些有趣的实验，尽管他的态度严肃而认真，但结论接近荒唐和可笑。比如为了证明胃部肌肉在运动，他将玻璃球、铅块等东西放到火鸡的胃中，第二天再去看时，这些东西都变成了粉末，于是他认为胃和牙齿的作用是一样的，都是通过压力在起作用，并且计算出火鸡胃的力绝不低于1350磅。
当时，博雷利的学说得到很多人的推崇，他的追随者们也做了很多的工作，但这些追随者除了做些诸如此类的努力外，更把他的理论推向极端，并没有取得什么有价值的成就。由此可见，用机械论的方法来研究生理学的局限是相当明显的。庆幸的是以巴拉赛尔苏斯为代表的一批科学家扭转了这个局面，他们从化学的角度来探讨生命活动的机理。
医学化学学派
医学化学学派不仅是一个生理学派，也是一个化学流派。巴拉赛尔苏斯是医学化学学派的首倡者，他也是近代化学的主要奠基人之一。
巴拉赛尔苏斯受父亲的影响学习医学，后来漫游欧洲学习炼金术和矿物学，他在意大利获得医学博士学位，并成为一位优秀的外科医生，但他并不是一位医学的守旧者，而是一位医学的改革者。他曾将盖仑和阿维森纳的著作同硫磺及硝石放在黄铜盘子中一起烧掉，以表示和传统的势不两立。遗憾的是当时他没有提出一套全新的理论，他仍旧相信四元素说。他认为四元素在身体内变为三种要素，这三种要素是盐、硫磺和水银。盐是不挥发和不可燃的要素，盐水银是可熔和挥发的要素，硫是可燃的要素。他把这三种要素称为“三基”，并把它们分别比作身体、灵魂和精神。他认为这三种要素的增减决定着机体的健康、疾病、生存和死亡。据说他善于用水银制剂治疗所有旧药都不能治好的疾病。现在看来，巴拉赛尔苏斯雄心很大，但他的科学成就并不是很多，他的伟大贡献在于极力主张用化学来推进医学和生理学的发展。虽然他对生理学和化学的具体贡献都微不足道，但他主张从化学的角度研究医学和生理学的思想不久就产生了丰硕的成果，极大地促进了医学生理学和化学的发展。因此，他也被称为医学化学学派的奠基人。