Выдающимся исследователем в области функциональной анатомии и теории физического воспитания был П. Ф. Лесгафт (1837—1909) — автор фундаментального труда «Основы теоретической анатомии». П. Ф. Лесгафт является основоположником теоретической анатомии в России. Он описал закономерности перестройки костного вещества под влиянием мышечной тяги, сформулировал принципы развития кровеносных сосудов и их взаимоотношений в зависимости от строения и функции органов, показал значение анастомозов между артериями в кровоснабжении органов и частей тела.
Топография артерий не беспорядочна, а закономерна (П. Ф. Лесгафт). Артерии направляются к органам по кратчайшему пути. Так, на конечностях они идут по более короткой их сгибательной поверхности, а не по более длинной разгибательной; первыми ветвями аорты являются венечные артерии, кровоснабжающие рядом лежащее сердце. Основное значение имеет не окончательное положение органа, а место его закладки у зародыша.
П.Ф. Лесгафт считал, что в жизнедеятельности всех органов и систем эффективная работа (функция) соотносится с рациональным устройством, т.е. при наименьших затратах материала на строительство органа достигается наибольший коэффициент полезной его деятельности (закон минимума-максимума).
Данное диалектическое противоречие раскрыл на примерах строения и функции суставов, заявив что при наименьшей площади сочленения и крепости капсулы достигается наибольшее разнообразие и объем движений.
Кости и соединения таза рассмотрены им с биомеханических позиций: определено понятие тазового свода и его устойчивости к сопротивлению; даны измерительные параметры, которыми акушеры пользуются и в настоящее время.
П. Ф. Лесгафт доказал, что внутренняя структура костей под влиянием функции (опора и движение) перестраивается активно, в то время как внешняя форма обусловлена влиянием сил мышечной тяги и давления.
С позиции функционального направления он рассматривал строение сосудистой системы, выдвинув и обосновав следующие положения:
-внешние раздражители возбуждают питание органов, зависящее от строения сосудов; различие раздражителей обуславливает различие в питании органа, в строении его сосудов и связей между ними;
-развитие сосудов предшествует возникновению органа, близость или отдаленность сосудов создают условия для разницы в питании, от чего возникают разные по структуре и форме ткани;
-артерии к органам растут по кратчайшему направлению, занимают медиальные положения и на концах органов и частей тела образуют дуговые анастомозы;
-ткани, органы не находятся в застывшем, стабильном состоянии — форма их изменяется, внутренние структуры обновляются под влиянием функции и питания (изменчивость, пластичность характерны как для органа, так и для сосудов его питающих).
В прикладной анатомии П. Ф. Лесгафт показал особенности строения мочеполовой диафрагмы у женщин и мужчин, выявил клетчаточные пространства промежности, объяснил механизм подвижности прямой кишки работой поднимателя сфинктеров и продольных мышц; открыл слезный мускул в круговой мышце глаза; выделил среди задних мышц живота и спины поясничный треугольник.