Новую эру в физиологии открыл в конце XIX века Иван Петрович Павлов. Его исследования знаменовали начало эпохи синтеза физиологических процессов. Павлов ввел в нашу науку метод так называемых хронических опытов, т. е. экспериментов, при которых животное путем специальной предварительной операции подготовляется к исследованию и затем может изучаться долгие годы без всякого нарушения его жизнедеятельности, в нормальных условиях существования. Если предшествующая эпоха позволила собрать массу отдельных «кирпичиков» для построения физиологии, то Павлов объединил их в стройное здание нашей науки. Он успешно стал строить и «крышу» его, открыв важнейшие законы работы высшего отдела головного мозга, а с ними дав чрезвычайно много для расшифровки физиологических основ психической деятельности. Сеченовские идеи положили начало возведению «крыши», павловские исследования блестяще развили их.
Громадный вклад в развитие физиологии внесли и другие русские ученые. Это является общепризнанным. Один из крупнейших зарубежных физиологов XX века англичанин Дж. Баркрофт специально отметил в предисловии к своему главному труду: «Велик долг мировой физиологии перед русской наукой».