De Duitse theoloog en filosoof Nicolas van Cusa (1401-1464) introduceerde het concept van een directe relatie tussen polsmeting en ziekte.
Hoge bloeddruk, CVA en jicht waren zinvolle indicaties voor aderlating. Via een aderlating wilde men de giftige stoffen uit het lichaam verwijderen en in het klooster moest ze de onkuise gedachten van de kloosterlingen temperen. Gedurende de Renaissance nam men meerdere factoren in aanmerking bij een aderlating, de stand van de sterren evenals de dierenriem speelden bijvoorbeeld een belangrijke rol. Maansopgang was gevaarlijk, maar ook de leeftijd, het geslacht, het klimaat, het jaargetijde, de windrichting en het stadium van de ziekte beïnvloedden de procedure. Voor iedere ziekte en voor ieder orgaan was een specifieke vene beschikbaar. Eerst werden aderlatingen zo ver mogelijk van het zieke orgaan uitgevoerd, maar de Franse Professor Geneeskunde Pierre Brissot (1478-1522) deed ze zo dicht mogelijk bij de aantasting.
De Italiaanse geleerde Leonardo da Vinci (1452-1519) deed uitvoerige dissecties op mensen en maakte daarvan waarheidsgetrouwe illustraties. Da Vinco leerde zichzelf zijn vergevorderde anatomiekennis van het menselijk lichaam aan. Het is bekend dat hij in het holst van de nacht lichamen van pas gestorven mensen uit hun graven stal om ze vervolgens thuis te ontleden. Volgens hem was het hart een dikke, holle spier, die net als alle andere spieren gevoed wordt door een slagader. Een totaal andere kijk op het hart, dat sedert Galenus (129-216) als een mystiek orgaan werd aanzien.
De Italiaanse arts en anatoom Jacobus Berengarius van Carpi (1470-1530) onderzocht de structuur van de hartkleppen.
De beroemde Italiaanse anatoom Bartholomeus Eustachius (1500-1574) vestigde zich rond 1540 als arts en zijn talent werd vrij vlug door Guidobaldo II Della Rovere (1514-1574) opgemerkt. De graaf van Urbinon wierf hem dan ook aan als lijfarts. Hij kreeg een academische functie aan de medische faculteit van Rome en hierdoor kon hij kadavers ontleden en bestuderen. De Buis van Eustachius is naar hem genoemd. Hij is vooral bekend door zijn onderzoek, beschrijving en tekeningen van de hartanatomie.
De Vlaamse anatoom Andreas Vesalius (1514-1564) gaf als eerste een correchte omschrijving van de bouw van het hart. In 1543 publiceerde hij 'De Humani Corporis Fabrica', een boek met gedetailleerde tekeningen van Italiaanse kunstenaars. Hiermee kwam een einde aan de verkeerde denkbeelden van Galenus (129-216), die veertienhonderd jaar hadden standgehouden. Vesalius introduceerde de term bloedsomloop en bepaalde de positie van het hart in de borstkas. Hij bestudeerde de structuur ervan, wees op de fibreuze ringen aan de basis van de ventrikels en toonde aan dat de ventrikelwand uit vezellagen bestaat met fibreuze ringen. Bovendien beschreef hij drie soorten vezellagen: rechte of verticale, circulaire of dwarse en schuine. Vanuit de plaatsing van de vezels bedacht hij het mechanisme van de hartcontractie en -relaxatie. Hij veronderstelde dat de relaxatie of diastole vooral door longitudinale vezels veroorzaakt werd, die op zo'n manier samentrekken dat ze van de top naar de basis trekken, waardoor de zijkant uitstulpt. Volgens hem wordt de contractie of systole door het samentrekken van de schuine of dwarse vezels veroorzaakt. Hij toonde aan dat de Galen's poriën in het septum tussen de ventrikels niet bestaan, zodat er geen communicatie mogelijk is tussen de rechter- en de linkerzijde van het hart, behalve bij de pulmonale circulatie. Minitieus onderzocht hij de inwendige hartstructuur en beschreef hij zeer precies de werking van de kleppen, de 'columnae corneae' en de 'musculi papillares'.
De Poolse wetenschapper Adalbert Nowopolski (1505-1559) publiceerde zijn 'Fabricatio hominis', een handleiding over anatomie waarin hij verschillende onderzoeken aanhaalde, o.a. die van Andreas Vesalius (1514-1564). Het werk van Nowopolski bevat heel wat fragmenten over het hart, de bloedvaten en de fysiologie van de circulatie.
De Italiaanse anatoom Gabriel Fallopius (1523-1562), een belangrijke leerling van Vesalius, bestudeerde de anastomosen van bloedvaten zonder het gebruik van inspuitingen. Die methode werd pas een eeuw later uitgevonden door de Nederlandse anatoom Frederik Ruysch (1638-1731). Op 24-jarige leeftijd werd Fallopius in het Italiaanse Ferrara tot Professor Anatomie benoemd.
João Rodrigues de Castelo Branco, beter gekend als Amato Lusitano of Amatus Lusitanus (1511-1568), was een vooraanstaande Joods-Portugese arts. Ook aan hem schrijft men de ontdekking van de bloedcirculatie toe, net zoals aan Herophilus, Galen, Ibn al-Nafis, Michael Servetus, Realdo Colombo en William Harvey. Tijdens een lezing, waar hij in aanwezigheid van de vermaarde anatoom Giambattista Canano (1515-1579) en heel wat studenten, twaalf lijken dissecteerde, ontdekte hij de functie van de kleppen in de bloedcirculatie. In zijn 'Centuria I' beschrijft Lusitanus hoe hij tijdens die dissectie lucht blies in het onderste deel van de 'azygos', waarbij hij aantoonde dat de vena cava niet werd opgeblazen. Omwille van de kleppen kon de lucht immers niet ontsnappen en dus zeker het dikkere bloed niet. Deze ontdekking sprak het heersende, conventionele geloof tegen dat bloed vanuit het hart naar de arteriën en venen stroomt. Per vergissing werd deze ontdekking later toegekend aan Giambattista Canano (1515-1579).