1616年，英國醫學家哈維公布了自己所發現的血液循環理論，即人體內的血液是循環的，它分為體循環和肺循環兩部分。血液從左心室進入動脈，流到全身各處後，再彙集到靜脈，然後流回右心房，這叫體循環；血液由右心室進入動脈，流經肺部，然後由靜脈流回左心房，這叫肺循環。這個發現，奠定了近代醫學的基礎。
對血液的最早論述是由亞裏士多德提出的，他十分錯誤地以為人體內（血管內）充滿著空氣。這種錯誤的說法延續了幾百年，直到公元2世紀才被古羅馬的名醫蓋侖否定。蓋侖設想，人體內有一個由肝髒、心髒和大腦組成的循環係統。在肝髒中，人體所吸收的食物轉化為血液，這些血液攜帶著“自然靈氣”，通過靜脈流向身體各個部位，再通過同樣的靜脈流回肝髒。在這裏，血液的運動恰如潮水的漲落，來來回回，永不停息。當血液流到心髒後，大部分流了回去，一少部分從右心室透過隔膜上的小孔進入左心室。在左心室裏，這些血液與來自肺部的空氣混合，形成“生命靈氣”，再由動脈傳送到身體各部位並被吸收。其中，進入大腦的那部分血液與“動物靈氣”融合，然後流動到身體各處的肌肉和感官中。
蓋侖是醫學界的權威，他的血液理論自然是不容置疑的真理。因此，後來關於血液流動的探索停止了1000年。
16世紀中葉，比利時學者維薩裏在解剖動物時發現，心髒的中隔很厚，沒有可見的孔道，蓋侖關於左心室與右心室之間有小孔相通的觀點是錯誤的。但他沒有猜測到人體內的血液是循環的。他的理論激怒了教會，因為教會利用蓋侖的醫學為他們的教義服務，對他的錯誤賦予巨大的權威。隻要誰違反了蓋侖主義，就會被指控為異教徒而遭到迫害。1563年，維薩裏被宗教法庭拘禁、審訊，作為異教徒被判了死刑，但被菲利普二世赦免。1564年，他在從耶路撒冷回來的途中，在希臘的紮金索斯島去世。
維薩裏死後，他在巴黎大學讀書時結交的好友塞維塔斯繼續進行科學試驗，包括當時被禁止的人體解剖。1553年，塞維塔斯出版了《基督教的複興》一書。在這部宗教專著中，他用6頁的篇幅闡述了自己發現的肺循環：血液從右心室通過肺動脈流入肺部，同吸入的新鮮空氣相結合，再經肺靜脈流入左心房，完成一次循環過程。這個循環，又稱小循環。
塞維塔斯的肺循環理論是生理學發展史上的一次革命，同時也是對宗教神學的一次衝擊，因此冒犯了教會。盡管《基督教的複興》是秘密出版的，但最終還是被教會查了出來，塞維塔斯被判處火刑。塞維塔斯逃到日內瓦，不久，又被抓住。1553年10月27日，年僅42歲的塞維塔斯在日內瓦被教徒們燒死，死前還被活活地燒烤了兩個鍾頭。
塞維塔斯的死，並沒有嚇退獻身科學和真理的人們。1603年，意大利外科教授法布裏修斯公開出版了著作《論靜脈瓣膜》。在這本書中，他描述了靜脈內壁上的小瓣膜，它的奇異之處在於永遠朝著心髒的方向打開，而向相反的方向關閉。遺憾的是法布裏修斯沒有認識到這些瓣膜的意義。
在前人科學探索的基礎上，哈維最終創立了血液循環理論。在解剖一些大動物時，哈維仔細觀察了心髒的內部結構。他發現，這些心髒猶如一個水泵，當它收縮的時候，血液就被壓出去。那麼，血液從心髒裏泵出來後，流到哪裏去了呢？