科學在不斷發展，學科之間的界限已經越來越模糊。隨著學科的相互滲透，生理學又分化出生物化學和生物物理學。由於近代生理學一開始就運用化學的和物理學的理論和技術進行研究，因而在生理學與生物化學和生物物理學之間要做出截然的劃分是不可能的。
近代生理學不僅描述生命活動的表麵現象，更要在整體觀點下運用實驗的方法探討機體各部分的功能及其內在的聯係。
生理學的實驗可分為幾個層次，也就是從不同的水平進行生理學的實驗研究，這幾個層次即：器官係統水平、細胞組織水平和亞細胞及分子水平。
迄今為止，大量的生理學研究集中於機體的器官係統水平，因為這在醫學應用和生產實踐上是最急需的基礎知識。例如，血液循環生理包括血液運行和心髒、血管的功能；呼吸生理包括呼吸道和肺的功能以及氣體在血液中的運輸；消化生理包括消化管運動和消化液的分泌以及食物的消化和養料的吸收過程；排泄生理主要討論腎髒的泌尿過程和輸尿管、膀胱的排尿過程；內分泌生理討論各種內分泌腺的功能；神經係統是機體各部分功能的調節機構，它一方麵接受由各種感受器或感覺器官傳來的信號而加以整合，另一方麵對各種器官係統的活動進行調節和控製，從而使機體對體內外環境的變化做出有規律的反應。
關於細胞組織水平的研究，乃是探索各種組織細胞的生理特性和活動特征，如神經組織、肌肉組織、上皮組織和結締組織的生理及其相互關係。這一水平的研究在生理學研究的曆史上很早就受到了重視，研究成果為理解各器官係統的活動機製提供必需的基礎知識。
關於亞細胞及分子水平的研究是近期才發展起來的。如關於細胞膜的物質轉運的機製，神經和肌內細胞膜的電位變化及其與離子通透性改變的關係，各種肌肉的超微結構的功能及其與興奮——收縮耦聯的關係，各種激素的生物合成過程及其分泌和作用機製，中樞神經細胞的遞質和神經激素的研究等。
以上三個層次的研究都屬於分析性生理學的範圍，這種分析性實驗的結果對於近代生理學的發展起了重大作用。
在分析性研究發展的同時，生理學家還重視綜合性生理學的研究，那就是探討人類或動物如何適應環境的變化。生理學家對人和動物在各種自然環境中或人工模擬的環境中整體或某一部分的生理活動如何通過自身內部的調節，從而使機體與環境變化相適應進行研究。例如，19世紀的生理學家就已注意到人體和動物在安靜情況下的能量代謝以及不同強度的運動或勞動和不同的營養物質對能量代謝的影響。又如高空、潛水對呼吸和心血管活動造成的影響，也是早期生理學家關注的焦點。
現代社會的工業和航天事業高度發展，高溫、低溫、航天失重時的生理變化的研究已經變得迫不及待了。此外，生理學家還將動物處於自然條件下，研究動物機體在健康、清醒的情況下各種消化液分泌的調節機製以及大腦活動的變化等。實驗技術和生理測試手段在不斷創新，生理學家將有可能在人體或動物不受創傷的條件下研究各種生理活動的變化規律。所有這些綜合性或整體生理學的研究對於檢驗分析性生理研究的結果和解決人體生理學在實際應用中的問題，顯得特別有意義，而分析性生理研究越深入細致，對於綜合性生理研究結果的認識也越深刻全麵。
現在，研究人體正常生命活動是主流，在這個主流上還應研究人體的異常生命活動的規律。這樣生理學領域又派生出一個新的學科，即病理生理學。病理生理學的誕生為人類疾病的產生、發展和防治提供了理論依據。