Claude Galien fut sans aucun doute un des fondateurs de la médecine et de la pharmacie. Il reste avant tout un grand enseignant et écrivain. Il ne laisse pas moins de 500 ouvrages, qu'il a pris la peine d'ordonner lui-même dans Sur ses ouvrages (Περὶ τῶν Ἰδίων / Peri tôn idiôn) et Sur l'ordre de ses ouvrages (Περὶ τῆς Τάξεως τῶν Ἰδιων Βιβλίων / Peri tês taxeôs tôn idiôn bibliôn). Il s'est efforcé de bâtir une encyclopédie des sciences de son temps, en se plaçant au-dessus des écoles : « Je qualifiais d'esclaves ceux qui se disent hippocratiques ou praxagoréens ou se réclament de quelque autorité, mais je choisissais ce qu'il y avait de bon dans chaque école. »
Seule une faible partie de son œuvre a traversé les siècles :
Cela s'explique principalement par l'incendie, en 192, du temple de la Paix, bâti sous Vespasien, où Galien donnait ses cours. Beaucoup des travaux restants ont été préservés par des intellectuels chrétiens (Constantin l'Africain, XIe siècle), musulmans (en particulier Averroès, XIIe siècle) et juifs.
La traduction en 830 -870 de 129 œuvres de Galien en arabe par Hunayn ibn Ishaq et ses assistants, et en particulier son insistance sur l’approche systématique et rationnelle de la médecine réalisée par Galien, a établi le modèle de la médecine islamique, qui s'est rapidement propagé dans l'ensemble de l’empire arabe. Les Arabes tenaient Galien en grande estime. Toutefois, ils ont rarement pratiqué la chirurgie invasive. Comme les Chrétiens occidentaux, ils ont aboli la chirurgie à la fois comme connaissance et comme pratique : cette technique était païenne, et péché de s’y adonner. Comme le suggère son titre, Des doutes sur Galien un livre d’Abu Bakr Mohammad Ibn Zakariya al-Razi (Rhazes) (925) montre clairement, ainsi que les écrits d’Ibn Nafis, les œuvres de Galien n'ont pas été admises sans discussion, mais utilisées comme base de référence pour orienter de nouvelles études. L’accent mis sur l'expérimentation et l'empirisme a conduit à de nouveaux résultats et à de nouvelles observations, qui ont été vérifiées et ajoutées à celles de Galien par des écrivains comme Razi, Ali ibn Abbas al-Majusi (Haly Abbas), Abu Al-Qasim (Abulasis), Ibn Sina (Avicenne), Ibn Zuhr (Avenzoar), et Ibn al-Nafis.
Constantin l'Africain a contribué à la réintroduction de la médecine de la Grèce antique dans l’Europe chrétienne. Ses traductions d’Hippocrate et de Galien ont été les premières a donner au monde occidental une vue d’ensemble de la médecine grecque.
Plus tard, dans l'Europe médiévale, les écrits de Galien sur l'anatomie sont devenus la référence du cursus universitaire du médecin médiéval, mais ils ont beaucoup souffert de l'immobilisme et de la stagnation intellectuelle. Dans les Années 1530, cependant, un anatomiste et médecin belge André Vésale s’est attelé à un projet visant à traduire de nombreux textes grecs de Galien en latin. Le plus célèbre travail de Vésale, De humani corporis fabrica, a été grandement influencé par les écrits et les travaux de Galien. Cherchant à relancer les méthodes et les recherches de Galien, Vésale s'est tourné vers la dissection des cadavres humains comme une évolution naturelle de la philosophie de Galien. Les écrits de Galien ont connu un regain d'actualité entre les mains de Vésale, qui a fait connaître Galien à travers ses livres et ses démonstrations pratiques. Comme la plupart des écrits de Galien ont également été traduits en arabe, le Moyen-Orient le connaît et le révère comme Jalinos.
En matière médicale, Galien s'est beaucoup inspiré d'Hippocrate mais aussi d'Aristote. Il étudia longuement l'anatomie, la physiologie, l'hygiène et la pharmacologie (on parle encore de forme « galénique »), mais aussi la philosophie (« le meilleur médecin est aussi un philosophe ») et la philologie : on lui doit une Introduction à la dialectique, un traité De la démonstration et un commentaire sur le Timée de Platon.
Considéré comme le fondateur de la pharmacie, le serment des apothicaires datant de 1608 a été rebaptisé en Serment de Galien au XXe siècle. Ce serment à l'instar du serment d'Hippocrate édicte les devoirs professionnels du pharmacien. Ce serment est aujourd'hui encore prêté par les docteurs en pharmacie à la fin de leurs études.
Galien a identifié le sang des veines (rouge foncé) et celui des artères (plus brillant et moins épais), chacun d’eux ayant des fonctions distinctes et séparées. Il pensait que le sang veineux avait son origine dans le foie et le sang artériel dans le cœur ; le sang sortait de ces organes pour irriguer toutes les parties du corps où il est consommé.
L'accent mis par Galien sur la saignée comme remède à pratiquement n'importe quelle maladie a gardé une influence sur la médecine occidentale jusqu'au XIXe siècle.
Il est l'auteur de nombreux travaux sur le système nerveux (notamment le parcours de l'influx nerveux), la myologie, l'hygiène (De l'hygiène) ou encore la diététique (Des propriétés des aliments). Pour lui (comme dans la médecine chinoise), la physiologie humaine repose sur les quatre éléments (air, terre, feu, eau) qui influent sur les quatre humeurs qui sont : la bile, le sang, le flegme et la bile noire (atrabile ou mélancolie). De ces quatre humeurs résultent les quatre tempéraments : les colériques, les sanguins, les flegmatiques ou lymphatiques et les atrabilaires ou mélancoliques. La maladie résulterait du déséquilibre entre tous ces éléments.