Надо было на время куда-нибудь уехать. Но куда! В Испании церковь была всемогуща; прикосновение ножа к трупу человека считалось осквернением умершего и было совершенно невозможно; в Бельгии и во Франции вскрытие трупов было делом весьма затруднительным. Везалий направляется в Венецианскую республику, привлеченный возможностью получить больше свободы для анатомических исследований. Университет в Падуе, основанный в 1222 году, стал подвластен Венеции в 1440 году. Медицинский факультет стал самой знаменитой медицинской школой Европы. Падуя встретила Везалия благосклонно, там были уже известны его работы «Анатомических установлений» Гюнтера и «Парафраз» Рази.
5 декабря 1537 года медицинский факультет Падуанского университета на торжественном собрании присудил ему ученую степень доктора медицины, с высшим отличием. После того как Везалий публично продемонстрировал вскрытие, Сенат Венецианской республики назначил его профессором хирургии с обязательством преподавать анатомию. Он сделался профессором в 23-летнем возрасте. Его яркие лекции привлекали слушателей со всех факультетов. Вскоре под звуки труб, под развевающимися флагами он был провозглашен врачом при дворце епископа Падуанского.
Деятельная натура Везалия не могла мириться с рутиной, царившей на кафедрах анатомии многих университетов, где профессора монотонно читали длинные выдержки из трудов Галена. Вскрытие трупов производились малограмотными служителями, а профессора с объемистым томом Галена в руках стояли рядом и время от времени показывали палочкой на различные органы по мере их упоминания в тексте
В 1538 году Везалий опубликовал анатомические таблицы — 6 листов рисунков, гравированных учеником Тициана художником С. Калькаром. В том же году предпринял переиздание трудов Галена и через год выпустил свои «Письма о кровопускании». Работая над выпуском трудов своих предшественников, Везалий убедился, что они описывали строение человеческого тела на основании секции органов тела животных, передавая ошибочные сведения, узаконенные временем и традицией. Изучая человеческий организм путем вскрытий, Везалий накопил неоспоримые факты, которые решился смело противопоставить канонам прошлого. В течение четырех лет своего нахождения в Падуе Везалий пишет свой бессмертный труд «О строении человеческого тела» (кн. 1–7), который вышел в Базеле в 1543 году и был богато иллюстрирован. В нем приведено описание строения органов и систем, указано на многочисленные ошибки предшественников, в т. ч. Галена. Особо надо подчеркнуть, что после появления трактата Везалия авторитет Галена был поколеблен, а затем низвергнут.
По стечению обстоятельств трактат появился в год смерти Коперника, и тогда же увидела свет книга Коперника «Об обращении небесных тел», произведшая переворот не только в астрономии, но и в мировоззрении людей. К слову, сын купца, каноник Коперник знал толк в анатомии, в свое время он обучался на медицинском факультете Падуанского университета, а по возвращении в Польшу с 1504 по 1512 году занимался врачеванием у своего дяди епископа Ваченроде.
Труд Везалия явился началом современной анатомии; в нем впервые в истории анатомии было дано не умозрительное, а вполне научное описание строения человеческого тела, основанное на экспериментальных исследованиях.
Отец анатомии, Везалий внес огромный вклад в анатомическую терминологию на латинском языке. Взяв за основу наименования, введенные Авлом Корнелием Цельсом (I в. до н. э.), Везалий придал анатомической терминологии единообразие, выбросил, за крайне редкими исключениями, все средневековые варваризмы. Одновременно он свел до минимума грецизмы, что в какой-то мере можно объяснить его неприятием многих положений галеновской медицины. Примечательно, что будучи новатором в анатомии, Везалий полагал, что носителем психического являются «животные духи», которые вырабатываются в желудочках мозга. Этот взгляд напоминал теорию Галена, ибо указанные «духи» были всего лишь переименованной «психической пневмой» древних.