William Harvey 1628-ban jelentette meg Frankfurt városában a 72 oldalas Exercitatio Anatomica de Motu Cordis et Sanguinis in Animalibus című írását, amely a vérkeringés kiforrott leírását tartalmazza. Az I. Károly királynak szentelt dedikációval induló könyv 17 fejezetből áll, amelyek világos és összefüggő leírást adnak a szív működéséről és a vér ennek következtében a test körül áramkörben történő mozgásáról. Mivel csak egy apró lencse állt a rendelkezésére, Harvey nem tudta elérni azokat a megfelelő képeket, amelyeket az Antonie van Leeuwenhoek által használt mikroszkópokkal lehetett elérni; így könyve bizonyos részeiben elmélethez – és nem gyakorlati bizonyítékhoz – kellett folyamodnia. Az első fejezet után, amely egyszerűen felvázolja a szívre és a tüdőre vonatkozó múltbeli elképzeléseket és elfogadott szabályokat, Harvey áttér értekezésének egy alapvető előfeltevésére, kijelentve, hogy fontos volt tanulmányozni a szívet, amikor az aktív volt, hogy valóban megértsük mozgásának valódiságát. Ez egy olyan feladat volt, amelyet még ő is nagyon nehéznek talált, ahogy mondja:
„…annyira nehézkesnek találtam a feladatot… hogy már-már kísértettem azt gondolni… hogy a szív mozgását csak Isten képes felfogni. Mert azt sem tudtam eleinte helyesen felfogni, mikor következett be a szisztolé ill. mikor a diasztolé a mozgás gyorsasága miatt…”
Ez a kezdeti gondolat Harvey ambícióját és szorgalmát a szív általános szerkezetének részletes elemzéséhez vezette. Ezt követően Harvey elemzi az artériákat, megmutatva, hogyan függ pulzációjuk a bal kamra összehúzódásától, míg a jobb kamra összehúzódása a vért a tüdőartériába juttatja. Miközben ezt teszi, az orvos megismétli azt a tényt, hogy ez a két kamra szinte egyidejűleg mozog együtt, és nem egymástól függetlenül, ahogy azt elődei korábban gondolták. Ezt a felfedezést olyan állatok szívének megfigyelése közben tették, mint az angolna és számos más halfaj. Valójában számtalan állat általános tanulmányozása volt rendkívül fontos Harvey kutatása szempontjából: a már idézettek közé sorolható a csiga, a láthatatlan garnélarák, a kikelés előtti fióka és még a galamb is. Egy kísérlethez kitérhetünk ehhez a megjegyzéshez: egy döglött galamb inaktív szívét használva, és ráhelyezve egyik nyáltól nedves ujját, Harvey egy átmeneti és mégis megdönthetetlen lüktetésnek volt tanúja. William Harvey már a 17. században felismerte a Ductus arteriosus létezését, és elmagyarázta relatív funkcióját. Itt azt mondja: „…az embriókban, amíg a tüdő tétlen állapotban van, nem végez semmilyen funkciót, nincs kitéve semmilyen mozgásnak, mintha nem lenne jelen, a természet úgy használja a szív két kamráját, mintha csak a vér továbbítására keletkezett volna.” Harvey munkájának csúcsa azonban valószínűleg a nyolcadik fejezet, amelyben a szíven a vénákból az artériákba áthaladó vér tényleges mennyiségével foglalkozik. Összeütközésbe kerülve Galen által elfogadott nézetével, amely szerint a máj a vénás vér eredete, Harvey megbecsülte a szív kapacitását, mennyi vér távozik a szív egyes pumpáiból, és hányszor ver a szív egy fél óra alatt. Mindezek a becslések szándékosan alacsonyak voltak, hogy az emberek láthassák, mekkora mennyiségű vérre van szükség Galenus elmélete szerint a máj termeléséhez. Becslése szerint a szív kapacitása 43 ml volt, és minden alkalommal, amikor a szív pumpál, a vér 1/8-a kilökődik. Ez Harvey becsléséhez vezetett, amely szerint körülbelül 4,7 ml vér haladt át a szíven minden alkalommal, amikor az szivattyúzott. A következő becslése szerint a szív félóránként 1000-szer ver, ami fél óra alatt 10 font 6 uncia vért adott, és amikor ezt a számot megszorozták napi 48 fél órával, rájött, hogy a máj 498 kiló vért kell termelniük egy nap alatt, többet, mint az egész test súlya.
Ennek az egyszerű, de alapvető matematikai aránynak a figyelembevételével, amely bebizonyította a máj fentebb említett, általánosságban véve lehetetlen szerepét, Harvey számtalan kísérlettel, kezdetben kígyókon és halakon végezte: vénáik és artériáik összekötésével bebizonyította, hogyan kering a vér körben. Harvey bizonyos időszakokban észrevette a bekövetkezett változásokat. Valójában, ahogy bekötötte az ereket, a szív kiürült, míg ha ugyanezt tette az artériákkal, a szerv megduzzad.
Ezt a folyamatot később az emberi testen végezték el: az orvos szoros kötést kötött egy ember felkarjára. Ez megszakítaná a véráramlást az artériákból és a vénákból. Amikor ez megtörtént, a kar a kötés alatt hűvös és sápadt volt, míg a kötés felett meleg és duzzadt. A kötést kissé meglazították, ami lehetővé tette, hogy az artériákból a vér a karba kerüljön, mivel az artériák mélyebben vannak a húsban, mint a vénák. Amikor ez megtörtént, az ellenkező hatást észlelték az alsó karban. Most meleg volt és duzzadt. Az erek is jobban látszottak, hiszen most már tele voltak vérrel. Harvey megpróbálta lenyomni a vért a vénában a karján, de nem járt sikerrel. Amikor megpróbálta felnyomni a karján, elég könnyen mozgott. Ugyanezt a hatást a test más vénáiban is észlelték, kivéve a nyaki vénákat. Ezek az erek különböztek a többitől – nem engedték felfelé, hanem csak lefelé áramolni a vért. Ez arra késztette Harveyt, hogy elhiggye, hogy a vénák lehetővé teszik, hogy a vér a szívbe áramoljon, és a billentyűk fenntartják az egyirányú áramlást.
A közkeletű tévhittel ellentétben Harvey nem jósolta meg a kapillárisok létezését. Megfigyelései meggyőzték arról, hogy a vénák és az artériák közötti közvetlen kapcsolat szükségtelen; azt írta, hogy „a vér átjárja a pórusokat” a húsban, és az erek „minden részéből felszívják”.
Harvey felfedezése a vérkeringésről következtetésen, nem pedig közvetlen megfigyelésen alapult, és összeegyeztethetetlen volt az akkoriban uralkodó paradigmával. Ez a paradigma többek között azt mondta, hogy a vér a szív egyik oldaláról a másikra áramolhat. Harvey tudta, hogy nagy csata előtt áll.
Harvey megérzése, miszerint felfedezését szkepticizmussal, gúnyolódással és visszaélésekkel fogják fogadni, teljesen jogos volt. Húsz évnek kellett eltelnie ahhoz, hogy általánosan elfogadottá váljon elmélete a vérkeringésről.
