Wątpliwości dotyczące budowy serca, składu krwi oraz ich roli w funkcjonowaniu organizmu istniały przez wiele wieków. Pliniusz Starszy, pisarz rzymski w I w. n.e. opisywał tętnice jako struktury nieposiadające czucia i niezawierające krwi [1]. Uważano wówczas, że żyły są zbyt wąskie i zbyt powierzchownie położone, żeby mogły zawierać krew, a ich rolą było wyłącznie przepuszczanie niewielkich ilości płynu w postaci kropli potu. Sto lat później grecki lekarz Galen poświęcił się badaniu ludzkiego ciała; stwierdził on, że istnieją dwa rodzaje krwi, które przemieszczają się osobnymi drogami i spełniają różne funkcje [1]. Według Galena krew odżywcza, którą produkuje wątroba, jest transportowana żyłami do różnych narządów i zużywana przez nie. Serce natomiast produkuje krew życiodajną, która jest tłoczona przez tętnice i przenosi „duchy ożywcze”. Galen twierdził ponadto, że w sercu przepływ krwi odbywa się przez przegrodę międzykomorową przez liczne drobne otwory, a krew tłoczą tętnice, które mają własności pulsacyjne. Jego poglądy przetrwały przez 14 wieków — do czasu, gdy William Harvey objaśnił rzeczywistą naturę układu krążenia.
William Harvey urodził się w 1578 r. w Kent w Anglii, w czasach rządów królowej Elżbiety I. Po uzyskaniu dyplomu Uniwersytetu w Cambridge kontynuował naukę na Uniwersytecie w Padwie, wiodącej uczelni medycznej tamtych czasów, gdzie studiował pod kierunkiem wybitnego naukowca i chirurga — Hieronima Fabrycjusza (Hieronymus Fabricius ab Aquapendente — przyp. tłum.) [2]. Fabrycjusz zaobserwował istnienie zastawek żylnych powodujących jednokierunkowy przepływ krwi, podczas gdy Harvey objaśnił ich właściwą rolę. Po powrocie do Anglii Harvey otworzył praktykę lekarską i poślubił Elizabeth Brown, córkę nadwornego lekarza królowej Elżbiety I i króla Jakuba I. Dzięki żonie Harvey szybko dostał się do elit arystokracji i został mianowany nadwornym lekarzem zarówno króla Jakuba I, jak i Karola I. Jego badania, hojnie sponsorowane i wspierane przez króla Karola I, zrewolucjonizowały poglądy dotyczące fizjologii układu sercowo-naczyniowego.
Harvey przeprowadzał liczne sekcje zwłok oraz eksperymenty na zwierzętach i dzięki tym doświadczeniom szybko obalił wiele teorii Galena. Jego badania dowiodły, że zastawki w sercu umożliwiają przepływ krwi tylko w jednym kierunku, do czego nie jest potrzebne istnienie otworów w przegrodzie międzykomorowej [3]. Harvey stwierdził, że to serce jest pompą tłoczącą krew oraz że komory kurczą się równocześnie, a nie jedna po drugiej, jak uważał Galen. Wyniki badań Harveya obaliły też wcześniej obowiązujące teorie, według których organizm zużywa krew. Jego obliczenia wykazały, że objętość krwi krążącej w ciele ludzkim znacznie przekracza zdolność organizmu do produkcji krwi, w związku z czym naczynia krwionośne tworzą obieg zamknięty.
Odkrycie krążenia płucnego (oraz naczyń wieńcowych) było zasługą znakomitego arabskiego lekarza żyjącego w XIII wieku — Ibn Nafisa. To jednak William Harvey wysunął pogląd, że krew przepływa przez serce drogą dwóch osobnych zamkniętych układów, krążenia płucnego i systemowego [4]. Jego słynny eksperyment, przedstawiony w publikacji De Motu Cordis, wykazał, że dzięki obecności zastawek, opisanych wcześniej przez jego nauczyciela, krew płynie w żyłach tylko w kierunku serca. Harvey podwiązał przedramię na tyle mocno, aby zatamować przepływ krwi tętniczej poniżej podwiązania. Następnie rozluźnił nieco zacisk, tak aby umożliwić przepływ krwi tętniczej, ale przy utrzymaniu blokady spływu żylnego. Następnie stwierdził, że żyły kończyny nabrzmiały po wypełnieniu się krwią z tętnic, co wskazywało na istnienie nieznanych wcześniej połączeń między tętnicami a żyłami. Istnienie naczyń włosowatych dzięki wynalezieniu mikroskopu odkrył Marcello Malpighi dopiero po śmierci Harveya.