Завоювання Александра Македонського супроводилися поширенням грецької культури в країнах Близького і Середнього Сходу. Об'єднання еллінської культури з культурою східних країн дуже сприятливо позначалося на розвитку різних галузей знання, зокрема медицини. Особливо сприятливі умови для розвитку науки створилися в Єгипті (завойованому в 323р. до н. е.) за правління Птолемеїв. Науковим центром за них стає новозбудоване в дельті Нілу місто Александрія. Розташоване на перехресті тогочасних світових шляхів, торговельних і культурних, воно скоро стає центром, куди почали тягнутися не лише купці різних країн, а й учені. В Александрії вперше в історії людства було зроблено спробу організації та матеріального забезпечення в державному масштабі виконання наукових праць, створено перший у світі державний науково-дослідний інститут.
В Александрії за перших Птолемеїв було побудовано Музейон (Храм Муз) - своєрідну академію наук з обсерваторією, анатомічним театром, ботанічним садом, звіринцем та бібліотекою, в якій поступово було зібрано близько 700 тисяч рукописів. Птолемеї запрошували видатних учених з різних країн, створювали для їхньої роботи сприятливі умови. В Александрії працювало багато відомих на той час учених: геометр Евклід, славнозвісний математик і механік Архімед із Сіракуз, Арістарх із Самоса, який перший доводив, що не Сонце обертається навколо Землі, а Земля навколо Сонця, географ Ератосфен, який висловлював думку про можливість подорожі навколо Землі, та ін. Грецька медицина в Александрії дістала свого дальшого розвитку саме в тих галузях, в яких вона до того була найслабша, в анатомії і фізіології. На жаль, з оригінальних творів учених-медиків тих часів майже нічого не збереглося. Згодом жорстокі завойовники знищили їх, і ми знаємо про ці твори лише з переказів пізніших авторів інших країн.
Найвидатнішими вченими-медиками александрійського періоду були Герофіл і Еразістрат. За римським ученим Цельсом, в Александрії дозволялося з науковою метою робити розтини трупів скараних на смерть злочинців. Герофілу й Еразістрату і належать перші видатні дослідження на людських трупах. Герофіл (близько 300 р. до н. е.) крім того вивчав анатомію і на живих, засуджених до страти, злочинцях. Таким чином, в його особі ми маємо попередника «лікарів» з фашистських концтаборів. Він вивчав мозок людини, описав мозкові оболонки й шлуночки. Четвертий шлуночок він вважав вмістищем душі. Описане ним злиття венозних синусів до наших часів зберігає назву torcular Herophilii. Герофіл описав скловидне тіло, судинну оболонку і сітківку ока; дав назву дванадцятипалій кишці. Герофіл переконливо довів, що психіка, інтелект людини залежать лише від мозку, на противагу Арістотелеві, який таким центром визнавав серце. Герофілу також належить перший опис яєчників і маткових труб, які пізніше докладніше описав італійський учений Фаллопій. Він пов'язував пульс з діяльністю серця, визначав за допомогою водяного годинника його частоту і звертав увагу на зміни пульсу за тих чи інших захворювань.
Еразістрата в історії медицини вважають засновником експериментальної фізіології. Він також вивчав мозок і перший помітив, що від нього відходять кілька нервових гілок, як і від спинного мозку; одні з них є чутливими, а інші спричинюють скорочення м'язів. Велика його заслуга в описі анатомії серця. Він розгадав призначення клапанів, дав їм назву, якої ми й тепер дотримуємося. Механізм діяльності серця для нього залишився неясним. Він гадав, що кожна половина серця має різне призначення: права переганяє кров, а ліва - пневму. Активною фазою він вважав, як пізніше й Гален, діастолу, під час якої в шлуночки втягується кров чи пневма, а під час систоли серце пасивно спадає. Правильне уявлення про діяльність серця обгрунтував лише Гарвей (XVII ст.). Досліди на живих тваринах показали йому, що в разі ушкодження артерій з них під тиском витікає кров. Еразістрат під впливом давнього уявлення відносно того, що через артерії розноситься по тілу пневма, вважав, що з поранених артерій миттю із свистом вилітає пневма, а оскільки природа не терпить пустоти, то в спустілі артерії негайно через анастомози надходить з вен кров. Еразістрат описав шлунок, перистальтику кишок. Причиною захворювань він вважав плетору - накопичення в тілі отруйних речовин внаслідок недостатнього засвоєння продуктів живлення. Герофіл і Еразістрат займалися хірургією, мали багато учнів. Александрійські хірурги робили операції на нирках, печінці, селезінці, ампутували кінцівки, перев'язували судини. Для знеболювання операцій застосовували корінь мандрагори. Еразістрату приписують винахід катетера.
За Еразістратом, «лікареві, який прагне лікувати правильно, належить удосконалюватись у всьому, що стосується лікарської майстерності, не лишаючи недослідженим жодного явища, що супроводить недугу; особливо потрібно виявляти, на основі якої схильності виникає кожна з них».
Після завоювання Єгипту римлянами (30 р. до н. е.) Александрія й далі залишається центром культури, зокрема і медичної. Сюди приїздили лікарі з різних країн для вдосконалення. З Александрійської школи вийшли видатні представники медицини Стародавнього Риму - Асклепіад, Діоскорід, Соран, Гален. Протягом кількох століть медицина періоду еллінізму плідно впливала на розвиток медицини у світі.
