一天，当威廉·哈维回到家时，只见他的爱妻伊丽莎白·布朗正满脸泪痕地哭泣着。
“怎么回事啊，伊丽莎白？”哈维忙问。
“鹦鹉，我的鹦鹉！”伊丽莎白一边抽泣一边说，“我的鹦鹉今天死掉啦！……”伊丽莎白与她自己亲手饲养了多年的这只“会说话的”飞禽之间，已建立了深厚的感情。
“啊，那太可惜了，亲爱的。”哈维安慰了妻子几句。但是过了一会，他却转而急切地问，“那只死鹦鹉在哪？拿来给我看看！”
这时，伊丽莎白发现，在她丈夫的眼神里已不再有一丝难受和惋惜，反而透射出兴奋和喜悦的光芒。这使她转悲为怒：“威廉，你多叫人痛心啊！你对那只可怜的死鹦鹉没有一丝同情，反而感到高兴，你高兴你又多了一只可供你解剖的动物，你和你的那些尸体真是伤透了我的心呀，威廉！”
“但是，我解剖这些动物不是为了玩，我是为了研究医学呀！我正在尽力研究身体内部是如何活动的。增加这方面的知识，不但有助于我自己行医，也有助于所有的医生。”
“但你已经解剖了许多年头，到底得到了些什么对医学有用的东西呢？”伊丽莎白依然又悲又气地反问。
这时，哈维拿起一根他在医生进修学院讲课时使用的鲸鱼骨制的教竿，像给伊丽莎白讲课似的说：“我从解剖得到的收获之一是，我已弄明白了以往关于血液运行的学说是完全错误的。血液并不是像人们历来想象的那样，从心脏流出，通过静脉流走，血液在静脉内不能朝着离开心脏的方向流动，因此过去的看法是不对的。”他用手中的鲸鱼骨教竿做个表示完全否定的动作。
伊丽莎白的怒气稍稍平息了些，但对哈维的话还是似懂非懂，她问：“为什么历来的看法都是错的呢？为什么血液在静脉内不能朝着离开心脏的方向流动呢？”
哈维不愧是一名优秀的教师，具有以理服人的才能，他解释道：“因为静脉内有许多瓣膜，这些瓣膜像一扇扇小门，能够关闭起来阻止血液朝离开心脏的方向流动。所有这些瓣膜都只能朝一个方向开放，使血液在静脉内只能流回心脏而不能朝离开心脏的方向流动，即使头部的静脉情况也是这样。因此，以往的看法是不正确的。”哈维所谓“以往的看法”，当然是指在当时仍被人们深信不疑的占统治地位的盖伦的看法，认为血液在动、静脉内都像潮汐涨落那样前后进退地流动着。
经过哈维这样一番解释，伊丽莎白才勉强同意了丈夫的意见，并把那只死鹦鹉交给了他去解剖。
为了研究心脏和血管的活动规律，哈维在长时间内解剖了许多种动物，总共120多种：其中多数是冷血动物，例如鳗、蛙、虾、蜗牛等，因为这些动物心跳很慢，便于观察。
他通过对这些冷血动物心脏和某些垂死的哺乳动物心脏的仔细观察，查明了心脏各部分并不是同时收缩的，而是心房收缩在前，心室收缩在后，心房和心室进行着有顺序的节律性的舒缩活动。哈维又用好几种鱼和蛇做实验，确定了血液进出心脏的流向和血液在心脏各部流动的途径。他在稍离心脏处将腔静脉结扎后，结扎部位与心脏之间的那段腔静脉和心脏本身立即变得空虚；在稍离心脏处结扎主动脉，结果与之相反，结扎部位与心脏之间的那段主动脉和心脏本身立即变得极度胀满，甚至近于被胀破的程度，并显深紫色；而当解除腔静脉或主动脉的结扎后，则心脏的大小、色泽和搏动情况都较快恢复原状。这些实验有力地证明：血液是由静脉流回心脏，再由心脏射向主动脉的。根据这些实验结果和对心脏各部活动顺序的观察结果，就可以确定血液流动的途径是：由腔静脉流回心脏，由心房流向心室，再借着心室收缩而将血液射入主动脉。
此后，哈维通过广泛的实验观察，在塞尔维特的“肺循环理论”启发下，建立了肺循环的概念。即静脉血是怎样从右心室流到左心室的。前面提到盖伦错误地认为静脉血从右心室到左心室是经过心室中膈的小气孔。哈维在实验中发现盖伦认为的小气孔实际上是室中膈的许多陷窝。既然陷窝无法使静脉血通过，静脉血是怎样从右心室流到左心室去的呢？哈维用一个人体实验揭开了这个谜底。
他把一个被绞死的犯人的尸体的肺动脉、肺静脉及主动脉结扎，在左心室上切一个小口，再用一根管子由上腔静脉进入右心室，然后把充满温水的牛膀胱系在这根管子上，再压迫膀胱，使水注入心脏。当右心室和右心房逐渐胀大时，都没有水在左心室出现。然后，他把已结扎的肺动脉和肺静脉松开，这时混有血液的水则急速流入左心室，并从左心室的切口处流出来。水量正好等于由牛膀胱压入右心室经肺而来的水量。通过这个实验，哈维宣称，可以让盖伦的诡辩结束了。因为他用无可辩驳的事实证明：右心室的静脉血是经肺部流入左心室的。至于血液流经肺脏中的途径，由于当时没有发明显微镜，不可能观察到肺组织中的动静脉之间的毛细血管网，所以哈维把这一毛细血管网看成是隐藏在肺脏中看不见的微细通道。
哈维发现了肺循环途径，他说：“后来，我发现事实确是如此，血液因受左心室的动作而逼迫流入动脉，由此传播全身；血液由于受右心室的逼迫，通过肝脏而经肺静脉，到达左心室。这个运动我们可以称之为循环。”
哈维意识到，如果血液的运动同盖伦想象的那样，即肝脏从食物中吸取营养而制造出血液来，然后在血管中流动，最后在组织中消耗殆尽；那么静脉中的血液很快被排空，而动脉管就会膨胀破裂。当然，发现肺循环的存在，还无法建立整个血液循环的理论。哈维认为，问题的焦点是回答：肝脏在短时间内能否造出如此大量的通过心脏排出的血液呢？
为了回答这个问题，哈维还进行了定量的估计和推算，他估计人的每一心室容血量约为2英两（约57克），每次心跳由每一心室排出的血量也大致是这么多；若以每分钟心跳72次（每小时为72暳60=4320次）计算，那么，每小时由每个心室排出的血量可达4320暳2（57克）=8640英两（248千克）。相当于一个普通人体重的三倍！心脏射出的那么多血液流到哪里去了呢？显然，体内的任何器官都不可能将它容纳下来而不被胀破。如此大量的血液又来自何处？显然，它不可能像盖伦所认为的那样由肝脏生成，因为任何人都不能吃得那么多。唯一合理的解释是：血液在循环运动着，流回心脏的和射出心脏的是同一部分血液。
为了进一步验证静脉瓣的作用，哈维特意找来一清瘦男子做了著名的绷带绑扎实验。
他用绷带将男子的手臂极度地绑扎（就像在做截肢手术时那样）后，手臂的色泽不变，也不肿胀，因为这时动、静脉血流都被阻断；若把绷带稍微放松一些，使得只有静脉血流被阻断而动脉血流不被阻断（就像在做静脉放血术时那样），则因动脉血继续流入手臂而静脉血却不能回到心脏，使绑扎处下方手臂肿胀、静脉突隆，而绑扎处上方的静脉却相反呈现塌陷状态；在将绷带完全放开后，则绷带上、下方原来塌陷和隆突的静脉又都立即复原。这一做法简单而效果明显的实验证明了全身各部动、静脉内的血液都沿着相反方向流动。此外，哈维还以绷带绑扎实验显示了在正常人体静脉瓣的位置，证明了静脉瓣的作用在于限制静脉血只能流回心脏而不能逆向流动。哈维就是这样综合运用了观察、实验、称量、计算和推理等多种实验手段，取得了血液循环的科学结论。这样，哈维终于揭开了血液运动之谜。