Наряду с формированием умозрительных схем о происхождении живого античность постепенно накапливает эмпирические биологические знания, формирует концептуальный аппарат протобиологии. Как и в других областях естествознания, в накоплении биологичес­ких знаний конструктивную роль сыграла пифагорейская школа. К представителям пифагорейской школы относится Алкмеон Кротонский, которого считают основоположником античной анатомии и физиологии. О нем сообщают, что он первый начал анатомировать трупы животных для научных целей. Алкмеон признавал мозг органом ощущений и мышления и уяснил роль нервов, идущих от органов чувств (глаз, ушей) к мозгу. Он считал, что нормальное функциони­рование организма предполагает равновесие заключающихся в нем «сил», «стихий» — влажного и сухого, теплого и холодного, горького и сладкого и др. Нарушение этих равновесий (например, охлажде­ние) и является, по его мнению, главной причиной заболеваний.

 Одной из древних медико-биологических школ была Книдская школа, сложившаяся еще в VI в. до н.э. под влиянием восточной медицины. Она продолжала традиции вавилонских и египетских врачей. Ее принципы нацеливали на детальное описание отдельных ком­плексов болезненных симптомов и требовали разработки для каждой болезни свой особой (и часто сложной) терапии. Сочинения представителей Книдской школы до нас не дошли, но их фрагменты, очевид­но, вошли в состав трактатов Свода Гиппократа.

 С именем Гиппократа, современника Демокрита, связан тот период развития биологии и медицины, когда медико-биологические зна­ния начали отпочковываться от религии, магии и мистицизма. После этого времени биология и медицина отказываются от объяснения биологических явлений, происхождения и сущности болезней вмешательством потусторонних, сверхъестественных сил. Гиппократ и его ученики считали, что медицина должна основываться не на умо­зрительных схемах и предположениях или фантазиях, а на скрупулез­ном, тщательном (эмпирическом) наблюдении и изучении больного, на накоплении и обобщении медицинского опыта.

Гиппократ развивает идею о естественных причинах болезней. К таким причинам он относит и факторы, исходящие из внешней среды, и возраст больного, и его образ жизни, и его наследственность и др. Гиппократ учил, что лечить надо не болезнь, а больного, поэто­му все назначения должны быть строго индивидуальны. Один из теоретических принципов Гиппократова учения — единство жизни как процесса. Он считал, что основу всякого живого организма со­ставляют четыре «жидкости тела» — кровь, слизь, желчь желтая и черная. Отсюда — и четыре типа темпераментов людей — сангвини­ки, флегматики, холерики и меланхолики. Весь организм оживотво­ряется пневмой — воздухоподобным веществом, которое во все про­никает и все осуществляет — жизненные процессы, мышление, дви­жение и проч.

Свод Гиппократа сложился в Косской медицинской школе, полу­чившей свое наименование от острова Кос, где жили поколения вра­чей, которые считали себя потомками легендарного героя, получело­века-полубога Асклепия. Лишь некоторые из трактатов Свода могут быть приписаны самому Гиппократу; большинство же из них было написано его учениками и последователями. Из Косской медицин­ской школы вышли пользовавшиеся известностью и славой Праксагор и его ученик Герофил, который в первой половине III в. до н.э. считался величайшим греческим врачом. В конце своей жизни Праксагор с группой учеников переселился в Александрию и заложил здесь основания Александрийской медицинской школы.

Герофил развивал эмпирическую традицию античной биологии и медицины, выше всего ставил наблюдение и опыт. В его эпоху в Александрии уже не имел силы предрассудок, запрещавший анатоми­рование трупов. Более того, древние авторы сообщают слухи о том, что Герофил проводил опыты по вивисекции над преступниками, которые поставлялись ему царем. Он изучал строение и функциони­рование нервной системы, провел четкое различение между артерия­ми и венами и пришел к правильному заключению (окончательно доказанному лишь несколько столетий спустя Галеном), что артерии получают кровь от сердца. Герофил впервые оценил диагностичес­кое значение пульса, хотя связывал его с механизмом дыхания. Геро­фил дал подробное описание анатомии глаза, печени и других орга­нов тела, провел сопоставительное изучение устройства человека и  животных, внес существенный вклад в разработку анатомической терминологии. В сфере практической медицины он уделял большое внимание фармакологии, действию лекарственных препаратов, осо­бенно тех, которые изготовлялись из трав, разработке правил диеты, лечебной физкультуры.

Завершителем античной биолого-медицинской традиции был Клавдий Гален. Родился в Пергаме, в семье архитектора, изучал фи­лософию и медицину, с 162 г. жил в Риме. Гален — универсальный и плодовитый писатель и ученый. Его перу принадлежит свыше 250 сочинений.

Гален был прекрасным анатомом. Поскольку в Риме в ту эпоху вскрытие трупов было запрещено, он изучал анатомию не только человека, но и разных животных — быков, овец, свиней, собак и др. Он заметил большое сходство в строении человека и обезьяны, проводя опыты над маленькой мартышкой, которая в то время водилась на юге Европы. Физиологические воззрения Галена базировались во  многом на трудах Гиппократа. Гален детально изучал центральную и  периферическую нервные системы, искал связь спинномозговых нервов с процессами дыхания и сердцебиения. Он окончательно доказал, что артерии наполнены кровью, а не воздухом. Гален закладывал предпосылки научного экспериментального метода в биологии и физиологии. Хотя истинные закономерности работы сердца и кровообращения остались им так и не разгаданными.

   В области терапии Гален развивал принципы воздухо- и водолечения, диетологии, изучал свойства лекарственных препаратов; сам  создавал такие препараты, причем подчас очень сложные, включавшие в себя десятки компонентов. Элементы народной медицины и даже знахарства, содержавшиеся в рецептурных предписаниях Галена, способствовали его популярности и в античности, и в эпоху средневековья.