Опыт практической реализации перечисленных выше мер уже в начале второй половины XIX столетия показал, что наибольшее позитивное влияние на состояние здоровья населения оказали общественно-гигиенические мероприятия. Они смогли существенно улучшить санитарные условия жизни значительных масс населения независимо от уровня понимания населением задач гигиены, многочисленных злоупотреблений должностных лиц и прямых нарушений санитарного законодательства. Так, например, организация сплавной канализации сделала попросту невозможными преступления, связанные с санитарным контролем чистоты дворов, выгребных ям и вывозом нечистот, заменив его техническим контролем работы канализационной системы.
В XIX в. организация сплавной канализации с обязательным присоединением к ней частных и общественных зданий оказалась самым эффективным профилактическим мероприятием. Первые общегородские системы канализационных сооружений были созданы в Лондоне (1850), Париже (1857), Мюнхене (1859), Цюрихе (1860), Одессе (1862), Берлине (1876), Бостоне, Бруклине, Чикаго (60 — 80-е годы XIX в.) и буквально через несколько лет обеспечили снижение общей смертности населения этих городов в полтора раза, а смертности от желудочно-кишечных эпидемических заболеваний — от двух до пяти раз.
Однако наряду с первыми победами уже в начале второй половины XIX в. возникли и новые неразрешимые проблемы. Выявлялось все большее количество негативно действующих факторов, полностью устранить которые не представлялось возможным в принципе. Так, например, было достоверно установлено, что воздух помещений, в которых одновременно находилось множество людей, «портился» и становился опасным для здоровья, но о закрытии из-за этого школ или театров не могло быть и речи. Попытки найти решение подобных проблем, число которых стремительно росло, привели врачей к осознанию необходимости как более детального изучения самих факторов среды обитания, так и раскрытия механизмов их негативного влияния на здоровье людей, что в свою очередь привело к широкому внедрению в сферу гигиенических исследований экспериментальных методов.
Основоположником этого важнейшего направления развития гигиены, определившим постепенное превращение гигиены из описательной в экспериментальную естественную науку, стал немецкий врач М. фон Петтенкофер. Разработав методику проведения экспериментально-гигиенических исследований (1858), он смог добиться значительных успехов в изучении интимных механизмов негативного влияния «испорченного» воздуха (1858), «загрязненной» воды, неочищенной от отбросов почвы (1864, 1873), которые определили еще один важнейший переворот во врачебном мышлении. Исследования М. фон Петтенкофера и его учеников показали, что все многообразие существующих природно-климатических и социальных факторов среды обитания, негативно влияющих на здоровье, в конечном счете сводится к воздействию на человеческий организм определенных физических и химических агентов.
Этот переворот, совпавший по времени с пересмотром представлений о болезни и успешным преодолением кризиса в изучении фундаментальных основ жизнедеятельности, довершил процесс формирования картины исследуемой реальности в медицине (системы медицинских представлений) периода второй научной революции. За организмом человека окончательно закрепилось представление как о клеточном государстве, жизнедеятельность которого (как нормальная, так и патологическая) обеспечивается исключительно физико-химическими процессами взаимодействия с окружающей средой, протекающими в полном соответствии с всеобщими законами физики и химии. Нормальная жизнедеятельность обеспечивается и регулируется процессами обмена веществ и энергии, а патологическая — возникает в случаях появления в окружающей среде разрушительных для организма физико-химических влияний и состоит в развитии цепи последовательных структурно-функциональных изменений клеток, тканей, органов.