20世纪医学研究的一个特点是，分析和综合并重。古代医学也多标榜整体论，但在当时的条件下无法窥知人体奥秘，推断只能出于臆测。现代科学整体论是建立在“分析-再综合”的基础上，因而可借以作出科学的判断来指导医学实践。

    以生理研究为例，一方面是从系统、器官到细胞、分子，逐层深入；另一方面是把这些成分再综合起来，在整体上研究它们如何在神经、内分泌和免疫系统的控制下协调行动以适应环境的变化。

    生物化学研究在20世纪上半叶侧重于营养素和内分泌；及至中叶，酶和代谢成了焦点所在；最后从60年代起，基因成为研究的中心。现在可以用组织化学染色，用标记的特异抗体，用标记的核酸探针把要研究的特异成分定位在亚细胞结构上，于是形态研究和化学研究便在亚细胞水平上统一起来。这样，许多病的发病机制和许多药的药理作用第一次得到满意的解释。

    在20世纪，发病机理的研究也取得很大成就。过去许多难以着手研究的疾病，由于研究出病理模型，而得以深入探讨其发病过程。不过，在这方面最突出的成就当推对免疫的研究，即研究在机体和致病因子交互作用的过程中机体所起的作用。人们逐渐了解到免疫过程的许多细节，发现免疫机制也会给机体造成病害，如过敏性疾病。对血型和异体组织移植的研究则带来实际的好处，安全输血和器官移植都是这种研究的成果。免疫学还给医学提供一种灵敏的方法，即我们可以利用抗原抗体反应检测特异蛋白。

    50年代出现了细胞系选择学说，指出人体内原来就存在千百万个淋巴细胞的细胞系，外界入侵的抗原选择性地刺激了某个对应的细胞系增生，从而产生大量免疫活性细胞和抗体而实现免疫应答。

    70年代出现的单克隆抗体技术，使我们能大量生产由单一细胞系制造的高度特异性的抗体。80年代进一步认识到，免疫系统同神经系统和内分泌系统相互作用组成一个庞大的功能网络。外界刺激作用于神经感受器引起行为和生理反应，异物分子进入体内作用于淋巴细胞则引起免疫反应，三个系统通过信息物质(神经递质、激素、淋巴因子等)和相应细胞受体这样的信息传递环节交互作用，共同维持机体稳态。

    医学上的这些进展是同物质科学和工程技术部门的帮助分不开的。它们为基础研究提供了大量灵敏高效的仪器设备和相应的技术，包括光学观测、电学检测、化学分析、显微操作，以及电子放大和计算的装置和技术此外还为临床直接提供了许多医疗器械，其中以内窥镜为最早：在19世纪就已制成喉镜、眼底镜、膀胱镜和气管镜，20世纪60年代出现的光导纤维镜，使检查更为便利，可以观察过去难以达到的死角。