André Vésale est né le 31 décembre 1514 à Bruxelles faisant alors partie de l'empire autrichien des Habsbourg, dans une famille de médecins. Sa maison située juste en face de la colline des exécutions, l’a amené à voir de nombreux cadavres et des squelettes nettoyés par les oiseaux durant son enfance. Ce fait a dû jouer un grand rôle dans sa vocation. Son grand-père, Everard van Wesel, a été le médecin particulier de Maximilien I du Saint-Empire, alors que son père, André van Wesel, a servi Maximilien comme apothicaire et a été, plus tard, le valet de chambre de son successeur Charles Quint. Andries a encouragé son fils à poursuivre la tradition familiale, et l’a inscrit chez les frères de la vie commune à Bruxelles pour apprendre le grec et le latin selon la tradition de l'époque.
En 1528, il s’inscrit à l'université de Louvain (Paedagogium Castrense) d’abord pour apprendre les arts puis la médecine en 1530 et, quand son père est nommé valet de chambre du roi en 1532, il décide de poursuivre ses études à l 'université de Paris, ville où il s’installe en 1533. Là il étudie les théories de Galien sous la direction de Jean Fernel et du grand Jacques Dubois (Jacobus Sylvius), un des médecins les plus réputés de l’époque, mais également fervent partisan du galénisme. De fait Sylvius fut le plus farouche adversaire de Vésale lorsqu’il publia ses œuvres. C'est à cette époque qu'est né l’intérêt de Vésale pour l'anatomie, et on l’a souvent vu examiner des os au cimetière des Innocents.
La guerre entre la France et le Saint-Empire oblige Vésale à s’exiler au bout de trois ans. Après un court service dans l’armée impériale, il rentre à Louvain où il termine ses études sous la direction de Johannes Winter von Andernach et obtient son doctorat en 1537. Sa thèse, Paraphrasis dans nonum librum Rhazae medici arabis clariss ad regem Almansorum de affectum singularum corporis partium curatione, est un commentaire sur le neuvième livre de Rhazes. Il ne reste que peu de temps à Louvain avant de quitter la ville à cause d’un différend avec son professeur. Puis, après un bref séjour à Venise il se rend à l’université de Padoue (Universitas aristarum), l’école de médecine la plus réputée d’Europe. Au bout de deux jours d'examen, l’université lui offre un poste de lecteur en chirurgie (explicator chirurgiae), preuve de ses capacités. Il enseigne également la chirurgie et l’anatomie à l’université de Bologne et à l’université de Pise. Auparavant, ces matières étaient enseignées principalement par la lecture des textes classiques, de Galien surtout, suivie de dissections d’animaux par un chirurgien barbier dont le travail était dirigé par l'enseignant. Aucune expérience n’avait été réalisée pour actualiser les travaux de Galien, considérés comme des références irréfutables. Vésale, pour sa part, innove en utilisant la dissection comme principal outil d'enseignement, réalisant le travail lui-même, tandis que ses étudiants sont regroupés autour de la table. L'observation directe est devenue la seule source fiable de connaissance et cette révolution entraîne une rupture considérable avec la pratique médiévale.
Il conserve pour ses étudiants des dessins méticuleux réalisés au cours de son travail sous forme de six grands tableaux anatomiques illustrés. Quand il constate que certains d'entre eux ont été largement copiés, il les publie tous en 1538 sous le titre de Tabulae Anatomicae sex. Il poursuit son travail en 1539 avec une version actualisée du manuel anatomique de Galien, Institutiones Anatomicae. Lorsqu’il arrive à Paris, un de ses anciens professeurs publie une attaque contre cette version.
En 1538, il publie également une lettre sur le prélèvement sanguin, ou la saignée. Il s'agissait alors d'un traitement largement prescrit pour presque toutes les maladies, mais le choix du lieu de prélèvement faisait débat. La procédure grecque classique, préconisée par Galien, était de faire couler le sang à partir d'un site situé près de la partie du corps atteinte par la maladie. Toutefois, la pratique musulmane au Moyen Âge était de retirer une plus petite quantité de sang à partir d'un site éloigné. Vésale défendit la méthode de Galien dans une brochure et ses arguments étaient fondés sur des schémas anatomiques.
En 1539, il obtient du juge Mercantonio les cadavres des condamnés, et va même jusqu'à retarder leur exécution de façon à ce que les corps soient frais lorsqu’il en aurait besoin pour les disséquer. Il réalise un grand nombre de schémas anatomiques détaillés, la première série qui soit dessinée avec une telle précision. Beaucoup de ces œuvres ont été commandées à des artistes, et sont donc de bien meilleure qualité que celles qui avaient été produites auparavant.
Dès lors, Vésale constate rapidement des erreurs dans les descriptions de Galien et comprend qu’elles s’appliquent au singe et non à l’homme. Du fait que la dissection des corps humains était interdite dans la Rome antique, Galien avait disséqué à leur place des singes magot en faisant valoir qu'ils étaient anatomiquement semblables aux humains. Il va entreprendre la rédaction d’un traité d'anatomie destiné à corriger les erreurs de l’Opera omnia de Galien. En 1540, il confirme son hypothèse en disséquant à Bologne le cadavre d'un singe et celui d’un homme et montre que l’appendice tel que le décrit Galien n’existe que chez le singe. Jusqu'à ce que Vésale en fasse la remarque, ce fait était passé inaperçu et l’œuvre de Galien a longtemps servi de référence incontestée à l'étude de l'anatomie humaine. Toutefois, certaines personnes continuèrent à suivre Galien et en voulurent à Vésale d’avoir attiré l'attention générale sur des erreurs flagrantes.
Vésale, découragé par ces controverses, continue pourtant à en susciter d’autres, cette fois non seulement sur les œuvres de Galien mais aussi sur celles de Mondino de' Liuzzi et même d’Aristote. Tous trois avaient fait des hypothèses manifestement erronées sur les fonctions et la structure du cœur. Par exemple, Vésale a noté que le cœur avait quatre cavités, le foie deux lobes et que les vaisseaux sanguins partaient du cœur et non du foie. Il existe d'autres célèbres exemples où Vésale réfuta Galien, en particulier, sa découverte que la mâchoire inférieure était composée d’un seul os, et non pas de deux (Galien s’était basé sur la dissection de l'animal) et sa démonstration que le sang ne passait pas à travers le septum interauriculaire.
En 1543, Vésale procède à une dissection publique du corps de Karrer Jakob von Gebweiler, un meurtrier célèbre de la ville de Bâle, en Suisse. Avec l’aide du chirurgien Franz Jeckelmann, il rassemble les os et, enfin, fait don du squelette à l’université de Bâle. Cette préparation (« Le squelette de Bâle ») est la seule préparation de Vésale concernant un squelette encore préservé de nos jours, et est également la plus vieille préparation anatomique du monde. Il est toujours exposé au musée anatomique de l'université de Bâle.
