André Vésale (Bruxelles) bouleverse la connaissance anatomique, il étudie à Paris, Padoue, Bâle… Il décrit l'homme « à partir de l'homme vivant ou qui a vécu », il publie un ouvrage de référence: De Humani Corporis Fabrica illustré de représentations graphiques par Jean Calcar (élève de Titien), c'est un recueil d'anatomie descriptive, topographique, fonctionnelle et biomécanique.
Charles Estienne publie en 1545 : De Dissectione partium corporis humani, traduit en français en 1546 sous le titre de La Dissection des parties du Corps humain.
Jacques Dubois (dit Sylvius), décrit l'artère cérébrale moyenne et corrige de nombreuses erreurs. Ambroise Paré écrit en 1561 : l'anatomie universelle et établit un rapprochement très bénéfique avec les chirurgiens.
Les écoles italiennes s'illustrent par de nombreux travaux : Gabriele Falloppio à Padoue décrit la trompe utérine et le nerf facial. À Bologne se succèdent : Bérenger Da Carpi, Costanzo Varole, Arantius et Barthélémy Eustache.
Pendant ce XVIe siècle, l'imprimerie va faciliter la diffusion, mais surtout la collaboration des artistes avec les anatomistes et le monde médical va rendre très performantes les représentations anatomiques. (Léonard de Vinci, Michel Ange, Paul Véronèse).
Si au siècle précédent le travail était basé sur l'observation et la dissection, au XVIIe siècle on passe à l'étude microscopique.
William Harvey (1625) démontre la circulation sanguine. Malpighi découvre les vaisseaux capillaires, Sténon démontre la contraction musculaire cardiaque. C'est le début d'une anatomie physiologique et fonctionnelle.
Aselli découvre la circulation lymphatique, Pecquet, puis Rudbeck et Bartholin démontrent la totalité de cette circulation.
À la fin du XVIIe siècle, le corps humain fonctionne comme une mécanique organisée et autonome.
L'anatomophysiologie (relation entre la structure et la fonction) se développe. C'est la naissance de l'anatomie comparée, de l'anthropologie et de la biologie. La Mettrie en 1748 soutient: « le cerveau sécrète la pensée comme le foie la bile, les pensées sécrétées s'accumulent de générations en générations… ». C'est l'époque des amphithéâtres de dissection, des galeries d'histoire naturelle (reproduction en cire colorée). Les écoles anatomiques se développent dans toute l'Europe.
C'est la période de l'histologie, la théorie de la cellule est démontrée ; Bichat en 1800 ébauche la science des tissus dans le « traité des membranes ». Le 4 décembre 1803 (12 frimaire An XII) est fondée la Société Anatomique de Paris par Laennec et Dupuytren, Société savante qui crée les bases de l'anatomie pathologique. On étudie le système nerveux, la paléontologie. On élabore une anatomie topographique et chirurgicale pour la sécurité des amputations et les désarticulations, parmi ceux-ci : Béclard, Denonvilliers, Tillaux et Farabeuf. Dans ce même siècle sortent de grands traités d'anatomie comme l'atlas lithographique de J.-M Bourgery en (1830-1848),ou l'ouvrage sur les lymphatiques de Sappey)…
En Italie les travaux portent surtout sur la neuro-anatomie avec : Corti, Pacini, Giacomini, Camillo Golgi. Les anatomistes du XIXe siècle ont des origines et des fonctions très variées (médecins, chirurgiens, physiologistes, biologistes, conservateurs de musée, etc.)
L'anatomie devient surtout appliquée, pour la médecine et l'enseignement didactique, la chirurgie et l'imagerie pour une application technique. Sans compter sur le développement d'anatomies nouvelles, comme l'endoscopie, et des images in vivo en temps réel, l'usage des navigateurs.