Большой вклад внес Гален и в развитие физиологии. В ее основу он положил учение Гиппократа о четырех первичных жидкостях, входящих в состав всех частей организма. Детальному изучению Гален подверг центральную и периферическую нервную систему. В частности, он исследовал функции нервов спинного мозга и пытался определить способ их действия на дыхание и сердцебиение.