Сучасна фізіологія для глибшого пізнання функцій організму та його окремих органів широко використовує не лише експеримент, а й досягнення біології, особливо еволюційної, фізики, хімії. Класичні роботи І.П.Павлова набули дальшого розвитку у працях його учнів та послідовників.
Було обгрунтовано поняття про функціональні системи, які виникають у центральній нервовій системі на основі взаємодії умовних та безумовних рефлексів (П.К.Анохін), про кортиковісцеральну фізіологію та патологію (К.М.Биков), кортикальний механізм компенсації порушених функцій (Е.А.Асратян), взаємодію двох сигнальних систем головного мозку (А.Г.Іванов-Смоленський), значення інертності кортикальних нейронів та патологічної іррадіації у виникненні експериментальних неврозів (П.С.Купалов).
Л.А.Орбелі (1882-1958) із своїми учнями розробив теорію адаптаційно-трофічної функції симпатичної частини вегетативної нервової системи.
Після сесії ВАСГНІЛ 1948 p., на якій Т.Д.Лисенко при підтримці Сталіна розгромив вейсманістів-морганістів, настала черга фізіології. Влітку 1949 р. Сталін викликав до себе на дачу (поблизу Сочі) міністра охорони здоров'я Є.І.Смирнова і висловився про необхідність обговорення становища у фізіології, зокрема у розробці вчення І.П.Павлова. Пізніше Сталін редагував доповідь К.М.Бикова. Через рік у Москві було проведено об'єднану сесію АН СРСР і АМН СРСР, на якій обговорювались проблеми фізіологічного вчення І.П.Павлова. У програмних доповідях академіка К.М.Бикова, професора А.Г.Іванова-Смоленського безпідставно звинувачувались провідні вчені Л.А.Орбелі, П.К.Анохін, О.Д.Сперанський, І.С.Беріташвілі, Л.С.Штерн у перекручуванні вчення І.П.Павлова про провідну роль кори головного мозку в регуляції функцій організму, ігноруванні основного методологічного принципу І.П.Павлова, в ідеалізмі та дуалізмі. Після сесії з усіх посад було звільнено академіка Л.А.Орбелі, академіка АМН СРСР П.К.Анохіна (його направлено у Рязань завідуючим кафедрою фізіології медінституту), академіка АМН СРСР І.С.Беріташвілі, академіка АМН СРСР І.П.Разенкова, академіка Л.С.Штерн (пізніше була репресована), професора О.Г.Генецинського (направлено в Новосибірськ). Було створено наукову раду з проблем фізіологічного вчення академіка І.П.Павлова (голова К.М.Биков, заступник - А.Г.Іванов-Смоленський, учений секретар професор Е.Ш.Айрапетянц), яка продовжувала громити опальних учених.
На Україні критиці було піддано вчення О.О.Богомольця про фізіологічну систему сполучної тканини, що надовго загальмувало дослідження в галузі патофізіології та імунітету.
Сесія 1950 p. загальмувала не тільки розвиток фізіології і медицини, вона нанесла страшний удар по моральних засадах науки, зламала долі багатьох учених, деформувала психологію молодих науковців, культивуючи в них пристосовництво, аморальність, спотворила творчий дух фізіології вищої нервової діяльності, насаджувала догматизм.
Першу серйозну спробу перегляду ролі цієї сесії було зроблено у травні 1955 р. на VIII Всесоюзному з'їзді фізіологів, біохіміків і фармакологів (Київ). З доповіддю виступив Л.А.Орбелі, зустрінутий бурхливою овацією присутніх. При виборах правління К.М.Бикова було забалотовано. В рішеннях з'їзду було накреслено програму з дальшого розвитку всіх напрямів фізіології. У березні 1956 р. було створено Інститут еволюційної фізіології ім. І.М.Сєченова АН СРСР, який очолив Л.А.Орбелі. Більшість колишніх співробітників А.А.Орбелі увійшли до новоствореного колективу. У червні 1956 р. Наукова рада припинила своє існування. Фізіологія поступово поверталася на нормальний шлях розвитку. Але негативні наслідки тяжких 50-х років відчуваються ще й досі.
На основі досягнень фізики, хімії, математики й електроніки фізіологи вивчають молекулярні механізми проведення та передачі збудження в нервовій системі. За допомогою мікроелектродної техніки з'ясовано роль іонів калію, натрію, водню, хлору в передаванні збудження і гальмування в різних типах нейронів (Д.С.Воронцов, П.Г.Костюк). Великий внесок зробили радянські фізіологи у розробку теорії хімічного передавання збудження з нервової на ефекторну клітину, з'ясування природи і механізму дії основних медіаторів - ацетилхоліну, норадреналіну в цьому процесі (О.Г.Гінецинський, О.В.Кібяков, X.С.Коштоянц, М.Я.Міхельсон, Т.М.Турпаєв). Учень І.П.Павлова, Г.В.Фольборт (1885-1960) багато працював над проблемою втоми і відновлення. Він вивчав основні закономірності процесів виснаження і відновлення. Енергетичний аналіз цих закономірностей дав змогу розв'язати ряд практичних питань режиму праці і відпочинку, харчування, спорту.
Дослідженнями в галузі фізіології кровообігу встановлено роль інтероцептивних судинних рефлексів у регуляції функціонального стану серцево-судинної системи (В.М.Чернігівський), наявність рефлексів з малого кола кровообігу, які впливають на стан гемодинаміки (В.В.Парін), закономірності взаємозв'язку кровообігу і дихання (О.І.Смирнов), значення гематоенцефа-лічного бар'єра в процесі переходу речовин з крові в нервову тканину (Л.С.Штерн), особливості систем регуляції гемодинаміки (Є.Б.Бабський, М.Е.Маршак, М.Г.Удєльнов, В.В.Фролькіс).
Вивчено нервові механізми регуляції функції дихання, встановлено взаємозв'язок дихального центру з іншими структурами центральної нервової системи, роль хеморецепторів каротидного синусу в регуляції напруги CO2, O2 та pH крові.
Вивчення фізіології травлення дало змогу сформулювати поняття про механізми регуляції функції травлення, екскреторну функцію травного каналу і травних залоз в умовах гіпоксії (І.П.Разенков), пристінкове травлення (О.М.Уголєв), ритміку кишкової перистальтики (П.Г.Богач).
Функція нирок і водно-електролітний обмін досліджувались у лабораторіях О.Г.Гінецинського та М.А.Усієвича. Визначено роль безумовно- та умовнорефлекторних механізмів діурезу, вивчено дію вазопрессину (антидіуретичного гормону).
Фундаментальні роботи виконано вітчизняними вченими з проблем ендокринології, які з 1976 р. координуються Науковою радою з питань ендокринології при Президії АМН СРСР. Вивчаються проблеми ендокринології і хімії гормонів у трьох профільних інститутах (у Москві, Києві і Харкові) та 20 інститутах інших профілів, на кафедрах медичних інститутів та інститутів удосконалення лікарів. З багатьох відкритих фактів особливе значення мало встановлення наявності в гіпоталамусі двох центрів - циклічного і тонічного, що регулюють статевий цикл. Виявлено в гіпоталамусі ділянки, що продукують рилізинг-фактор, який стимулює секрецію кортикотропіну (адренокортикотропного гормону); доведено, що його продукція гальмується вищими ділянками мозку. Визнано, що в біосинтезі всіх кортикостероїдів головна роль належить не прогестерону, а прегненолону. Здійснено повний лабораторний синтез інсуліну, ідентичного інсуліну людини; синтезовано деякі рилізинг-фактори гіпоталамуса та їхні модифіковані аналоги; з тимуса виділено речовину тимозин, впроваджено у практику багато інших активних ендокринних препаратів. Впроваджено в практику також більш досконалі методи визначення гормонів та їхніх дериватів у біологічних рідинах, удосконалено діагностику ендокринних захворювань, особливо на початкових стадіях. На Україні вивчено поширення ендокринних захворювань: динаміка їх, смертність, інвалідність, шляхи запобігання цим захворюванням.
Особливістю вітчизняної фізіології є використання еволюційного підходу до вивчення різних фізіологічних механізмів. Багато досліджень у галузі еволюційної фізіології провели X.С.Коштоянц, Є.М.Крепе та ін.
Розроблена в основному П.К.Анохіним теорія про функціональні системи дала підставу істотно змінити уявлення про загальні принципи роботи живих організмів. На відміну від рефлексів як реакції організму на зовнішній стимул, яка закінчується дією і тільки дією, за теорією функціональних систем провідним принципом роботи будь-яких систем організму є принцип саморегуляції, коли відхилення результату діяльності системи від рівня, що забезпечує нормальний метаболізм організму, само стає стимулом. На основі теорії функціональних систем в Інституті мозку АН СРСР колективом учених під керівництвом Н.П.Бехтерєвої успішно досліджується механізм емоцій, мотивації та пам'яті. Доведено, що нейрофізіологічну основу домінанти становлять механізми біологічних і соціальних мотивацій.
Досягнуто значних успіхів у поглибленому вивченні вегетативної нервової системи, особливо її симпатичної частини. Виявлено прямий і непрямий механізми симпатичної іннервації тканин у філогенезі й онтогенезі. Пряма іннервація здійснюється (серцевий м'яз, райдужна оболонка ока) аксонами симпатичних нейронів, непряма - гуморальним шляхом медіаторами судинних нервів, яким властива подвійна функція: судинорухова і адаптаційно-трофічна.
За останні роки успішно здійснюється широка програма фундаментальних досліджень адаптації людини до різних географічних, кліматичних умов і умов виробництва. Для проведення медико-біологічних досліджень з проблеми адаптації людини в різних клімато-географічних умовах Сибіру, Далекого Сходу, Крайньої Півночі в Новосибірську відкрито філіал АМН СРСР. Добуті вже результати досліджень дали змогу уточнити механізми адаптації людини і виробити рекомендації для боротьби з несприятливими факторами.
В країні створено багато науково-дослідних фізіологічних інститутів. Провідними є Інститут фізіології ім. І.П.Павлова АН СРСР, Інститут еволюційної фізіології і біохімії ім. І.М.Сеченова АН СРСР, Інститут нормальної і патологічної фізіології АМН СРСР, Інститут фізіології ім. О.О.Богомольця АН України, Інститут фізіології ім. І.С.Беріташвілі АН Грузії. Крім того, наукові дослідження з фізіології провадяться на численних кафедрах медичних інститутів, у фізіологічних лабораторіях галузевих інститутів.
