Теперь же рассмотрим его вклад в медицину. Галена с полным на то основанием можно назвать создателем этиологии как науки, поскольку он систематизировал учение о причинах болезней своего времени. Он разделял болезнетворные факторы на ingesta (наносные), circumfusa (твердые, механические), excreta (жидкие, обливающие), вызывающие рост и др. Он впервые указал, что болезнь развивается от воздействия причинных факторов на соответствующее предрасполагающее состояние организма больного. Внутренние болезнетворные факторы Гален называл «приготовляющими» организм для развития болезни. Гален разделял болезни на внешние и внутренние, их причины – на причины непосредственного и отдаленного действия. Он показал, что анатомия и физиология – основа научной диагностики, лечения и профилактики.
Впервые в истории медицины Гален ввел в практику эксперимент, и поэтому его можно считать одним из предшественников экспериментальной физиологии. Изучая в эксперименте функцию легких и механизм дыхания, он установил, что диафрагма и грудные мышцы расширяют грудную клетку, втягивая воздух в легкие. Гален много писал о функциях отдельных органов. Некоторые его взгляды, например, на кровообращение, пищеварительную и дыхательную систему были ошибочны. Он описал многие подробности строения человеческого тела, дал названия некоторым костям, суставам и мускулам, сохранившиеся в медицине до настоящего времени.
Гален ввёл в медицину вивисекцию, эксперименты на животных, впервые разработал методику вскрытия мозга. Опыты производились на свиньях, коровах и др. Особо надо подчеркнуть, что Гален никогда не делал вскрытий человеческого трупа, все его анатомические представления были выстроены по аналогии со строением тела животных. Он исходил из слов своего кумира Аристотеля: «Многое неизвестно или вызывает сомнение в строении внутренних органов человека, поэтому необходимо их изучать у других животных, органы которых сходны с человеческими». Занимаясь лечением гладиаторов, Гален смог существенно расширить свои анатомические познания, которые в целом грешили множеством ошибок.
Гален одним из первых экспериментально установил отсутствие боли при рассечении мозгового вещества. Он изучал вены головного мозга и подробно описал носящую его имя нижнюю полую вену, которая собирает кровь от нижних конечностей, стенок и органов таза, от стенок брюшной полости, от диафрагмы, некоторых органов брюшной полости (печени, почек, надпочечников), от половых желез, спинного мозга и его оболочек (частично).