在帕多瓦大學當教授的時候，維薩裏全力以赴地進行他的解剖學研究，他在解剖的過程中發現了蓋倫的許多錯誤，且在整理蓋倫原著的時候，找到了蓋倫錯誤的來源。蓋倫為什麼會認為人的大腿骨是彎的呢？原來蓋倫把解剖狗的結論用到了人身上。其它錯誤有的來自對猩猩的解剖，有的來自對猴子的解剖。因此，維薩裏認為必須重新觀察人體，不能依賴蓋倫的簡單的結論。在帕多瓦，維薩裏仍然經常進行解剖學表演，並一邊解剖，一邊指出蓋倫的結論的錯誤。有一次進行解剖表演時，僅骨骼一項就指出蓋倫的200多處錯誤。中世紀以來，外科醫生和醫學專家們隻是講蓋倫的理論，根本不親自動手術，因此也從不親自作解剖，手術一般由理發師做，這在今天肯定會把所有需要作手術的病人全嚇跑了。至於解剖屍體就更不去幹了，而維薩裏在解剖時從來不需要什麼助手幫助，他總是親自動手。由於他的實際經驗豐富，解剖課上得生動活潑，並且確實能學到許多東西，因此他很快就在學術界享有了極高的聲譽。校外及其它各界人士來聽課的人也非常多，常常有幾百名聽眾到課堂上聽他講課，看他作解剖演示，為了改進解剖技術，維薩裏還引進許多新的解剖工具，有些是他親自設計的，有些是向工匠們學來的。
維薩裏在大學裏進行的重要改革就是改革了解剖學的上課方法。在維薩裏以前教師從不動刀解剖，對這一點維薩裏進行了辛辣的諷刺與嘲笑：無知的助手在解剖屍體，而有學問的教授則像個寒鴉，高高地棲息在椅子上，極端傲慢地呱呱講著他自己從來也沒有親自了解的東西。維薩裏認為，解剖學的課程就這樣誤人子弟地進行著，以致一個醫學院的學生從一個屠夫那兒也比從那些傻瓜教授那兒學到的東西多。
盡管維薩裏的解剖學課程深受學生和其它熱愛科學的人們的歡迎，但是卻遭到了教會、神學家以及那些保守的教授們的一致反對。原因在於他的解剖學結論不符合基督教的教義。根據《聖經》上的說法，男子的肋骨應該比女子少一根，因為夏娃是用亞當的一根肋骨造成的。另外，教會認為在人的心髒中有一根所謂的“不可毀滅的複活骨”，而維薩裏卻明確指出，這隻是一個神學問題，與科學無關。從解剖觀察中看出：人的心髒中根本沒有這根“複活骨”。
在帕多瓦大學任教期間，維薩裏用了四年的時間完成了他的著名的解剖學巨著《人體的構造》。
1507～1542年，維薩裏在帕多瓦大學用了四年時間，完成了《人體的構造》這部七卷本的解剖學巨著。1543年6月這本書正式出版，負責出版這本書的是巴賽爾的奧瑞阿斯——一個曾因為出版拉丁版的《古蘭經》被關進牢獄的勇士。當時出版《人體的構造》也同樣擔負著很大的風險。
《人體的構造》出版問世，標誌著近代醫學的開端。這部解剖學巨著是以一篇保衛科學健康發展的前言作為開頭的。在這個前言中，維薩裏提醒人們：要注意來自阻礙科學和藝術發展的障礙的危險。他雖然沒有明確指出危險的來源，但卻通過對帕多瓦大學、威尼斯參議院和查理皇帝的讚揚，表明了他對這些支持學術活動者的感激之情。
《人體的構造》一書中有278幅精美的木刻插圖，插圖所畫的人體都有著十分生動的姿態：有的拿著勞動工具，有的擺成各種動作。畫麵上還襯有明快的大自然的背景，完全改變了以往的解剖圖的枯燥的形式。這些插圖不僅反映了文藝複興時期生動、活潑的對生活樂觀主義情趣，也反映了維薩裏不僅僅是一位解剖學家，同時也是一位藝術大師，是那個時代的多才多藝的偉人。
維薩裏的工作，科學地揭示了人體的結構。在這之前，人們對人體的知識還是一片模糊，正是維薩裏在他的《人體的構造》中正確地描述了人體的結構，探索了這些結構的準確部位，以及這些結構在人體活動中的功能，才有了現代的醫學。因此，後人稱讚維薩裏的偉大貢獻時形象地告訴我們，解剖學資料對於醫生就象地圖對於旅行家一樣。維薩裏建立了真實的人體解剖學，把人體的第一幅地圖交給了醫生們，根據這幅人體的地圖，人們才建立起今天的醫學科學。
維薩裏在生理學方麵的貢獻要小一些。他並沒有完全突破蓋倫的理論，取得什麼重大進步。但是由於他正確地揭示了人體的構造，因此為生理學的研究準備了充分的條件，開創了生理學的研究方向。以後，哈維就是在維薩裏研究的基礎上取得了重大突破的。
維薩裏的《人體的構造》及書中的插圖在解剖學上是占有極其重要的地位的。第一次出版後，從1543年—1782年至少重印、再版了25次以上。甚至維薩裏還在世的時候就被一再的抄襲和重印。他去世以後，又被譯成了俄、英、德、法等多種文字，在整個歐洲引起了很大的反響，以致俄國著名醫學家、生理學家巴甫洛夫稱維薩裏的《人體的構造》是人類近代史上第一部人體解剖學。他並不僅僅重複古代權威的指示和意見，而是依靠自己的深入研究所完成的。