Эразистрат первым высказал мысль, что душа (пневма) располагается в желудочках мозга, самым главным из которых является четвертый. Кровь, проходящая через хориоидальные сплетения, приходит в соприкосновение с душой и перерабатывается в сознание. Это была первая в истории человечества психофизиологическая концепция объяснения механизма сознания, которая получила широкое распространение и существовала на протяжении Средних веков.
В вопросе об органе «животной души» оба александрийца считали, что она локализуется в определенных частях мозга. Герофил главное значение придавал мозговым желудочкам, и это мнение удерживалось несколько столетий. Эразистрат же обратил внимание на кору, связав богатство извилин мозговых полушарий человека с его умственным превосходством над другими животными.
Эразистрату принадлежит авторство таких неологизмов, как, например, паренхима, плетора, булимия (буквально «бычий голод»), анастомоз (точнее synanastomosis; приставку syn– позднее отбросил Гален), сохранившихся до сих пор, хотя и существенно изменивших со временем свое значение. Эразистрату современная медицина обязана также такими терминами, как neura aisthёtika и neural kinёtica (чувствительные и двигательные нервы), «артерия» и т. п.
В теоретических взглядах Эразистрат отходил от господствовавшего в его время гуморализма – учения о преобладающей роли соков – и отстаивал роль твердых частиц в организме (солидаризм). В лечении болезни главное место отводил диете, полагая, что всякая болезнь является следствием застоя, переполнения того или иного органа непереваренной пищей. В хирургии ему приписывают изобретение катетера. Изучая сосудистую и нервную систему, Эразистрат описал сердечные и венозные клапаны, сокращения сердечной мышцы; перестальтику кишок и др.
Успехи врачей-александрийцев были обусловлены сопоставлением анатомических данных о строении нервной системы с экспериментальным изучением зависимости функций от раздражений и разрезов различных частей мозга. Филопон (VI в. н. э.) сообщает об опытах, в которых путем раздражения оболочек мозга вызывались двигательные параличи и потеря чувствительности.