生理学在17世纪曾有过一个辉煌的时期。那个时候，以血液循环理论为代表，生理学家普遍受新兴的机械力学影响，将生物体也看成一部机器，并试图发现生物体各器官的物理作用规律。他们将嘴比作钳子，将胃比作曲颈瓶，将静脉和动脉比作水压管，将心脏比作发条，将肌肉和骨骼比作绳子和滑轮系统，将肺比作风箱，将肾脏比作筛子和过滤器等。后来发现，生物体比一部机器要复杂得多，上述比喻常常是肤浅和不恰当的。
生命科学本身面临着一个根本的原则性选择：生命现象究竟能不能用那些在非生命现象中发现的自然规律来解释？持肯定态度的被称为机械论，持否定态度的被称为活力论。这两者的争论恐怕永远不会停息，但卓有成效的生理学研究工作主要是那些机械论者做出的，活力论者则经常纠正机械论者的过激之处。
生命科学中的机械论传统本身也分成物理学派和化学学派两派。物理学派主张生命现象可以完全用物理规律来解释，化学学派则认为生命现象必须用化学规律来说明，物理规律是不够的。近代早期，物理学派占据优势，因为当时物理学正处在大发展时期，是所有学科的带头学科，而化学当时尚未成熟。到了19世纪，情况发生了变化。拉瓦锡的氧化学说已将化学建立在真正科学的基础之上。生理化学的研究逐渐兴盛起来，拉瓦锡本人后期即已着手研究人体生理学问题，只是因为法国大革命中断了这项研究。
实验生理学最终在有着深厚化学基础的法国诞生，应归功于法国生理学家马让迪。这位医学博士起先是有名的解剖学家，后来，运用他高超的解剖技术研究生理学。1825年，他用小狗做实验时发现，脑脊髓的前神经根是运动神经，后神经根是感觉神经；前者引起肌肉运动，后者则引起感觉。他坚信物理化学原理足以解释生命现象，坚决反对各种形式的活力论。他还实验了许多药物对人体的作用，开创了实验药理学这门学科。
马让迪的学生伯纳尔真正奠定了实验生理学的理论基础。伯纳尔出生于一个贫苦的农民家庭，在教会学校接受他的初等教育。由于穷，他不得不在一家药店当店员谋生。业余时间，他喜欢写作，梦想有朝一日能成为一名作家。当时他们药店正生产万灵药。它是当时流行的一种大众化药品，类似于中国的万金油。他以此为题材写作了一部轻喜剧，结果获得了很大的成功。这激励他进一步创作出了五幕大型历史剧《布列塔尼的亚瑟》。由于专心创作，伯纳尔在制药技术上长进不大，药店主将他解聘了。1834年，伯纳尔带着自己的剧本来到巴黎，找到了当时著名的文学评论家吉拉丹。吉拉丹劝告他，文学创作不能维持生存，为了活命必须先学会一门其他的职业。鉴于他在药店待过，吉拉丹建议他学医。伯纳尔接受了吉拉丹的建议，边打工，边在巴黎医学院学习。他的成绩不太理想，但最后还是拿到了学位。
毕业后，伯纳尔有幸成为马让迪的助手。在那里，他的天赋才真正展露出来。在活体解剖方面，连权威马让迪也不得不承认伯纳尔胜过自己。在马让迪手下，伯纳尔全面掌握了有关生理学的知识，并将它们推进到一个新的高度。
伯纳尔首先对消化作用进行了研究。他发现，胃并非消化的唯一器官，十二指肠实际上在消化过程中起更为重要的作用。由胰腺分泌出的液体，在十二指肠里帮助消化许多胃不太能分解掉的食物，特别是肉食。
伯纳尔另一个重要的研究成就是发现肝脏中糖原的合成和分解对身体的作用。糖原是肝脏中一种淀粉样的物质。他证明，它是由血糖即葡萄糖合成的，但又可以随时分解成葡萄糖，因此，它像是一种保存在肝脏中的储备，微妙地调节体内的平衡，使血液里的糖含量保持稳定。
体内平衡还反映在其他方面。伯纳尔发现，有些神经使血管扩张，另一些则使血管收缩，这种扩张和收缩可以控制体热的分布和温度的高低。热的时候，皮肤的血管扩张可以帮助散热，冷的时候，血管收缩可以保存热量。
身体内部的自动平衡使伯纳尔提出了生物体的内环境与外环境概念。所谓内环境是生物体各部分赖以进行生命活动的处所，而外环境是整个生物体所处的场所。他认为，内环境的稳定和恒定是生命赖以维持的条件。
从1847年起，伯纳尔在法兰西学院任教。1855年，马让迪去世，伯纳尔接替了教授的职位。他继承了马让迪活体解剖的传统，并将其卓有成效地用于研究生理学问题。他关于消化问题的研究得自给活动物人工造瘘（将其消化管道通往体外），关于糖原的研究得自对狗进行活体解剖。伯纳尔的妻子是一位虔诚的教徒，对活体解剖十分反感，经常为此事与伯纳尔吵架。据说，她经常为反活体解剖协会提供大量资金，与他们一起反对她丈夫的事业。伯纳尔为此十分苦恼，但他坚信“生命的科学只有靠实验才可以建立，我们只有牺牲一部分生物，才能救活其余的生物，这是没有什么可怀疑的”。
1865年，伯纳尔出版了划时代的巨著《实验医学研究导论》。书中总结了他在实验生理学上的重要成就，同时建立了崭新的生理学思想体系。他明确地指出，所有的生命现象均有其物理和化学基础，神秘的活力是不存在的。该书在实验生理学史以及整个生命科学史上占有着十分重要的地位。
伯纳尔生前享有很高的声望。他是法国科学院的院士，也是拿破仑三世时的国会议员。他去世时，国会投票通过为他举行国葬。为一个科学家举行这样盛大的葬礼在法国还是头一回。著名作家福楼拜记述了这次葬礼，认为它比教皇的葬礼都隆重壮观。
