Прищурившись, Гарвей разглядывал через увеличительное стекло тушу только что убитого оленя. Он искал доказательства своей теории, что кровь, перекачиваемая сердцем, совершает в теле кругооборот. Но если это так, то сосуды, выходящие из сердца, должны соединяться с другими, возвращающимися к сердцу от легких.
Гарвей считал, что его коллеги-доктора ошибаются, предполагая вслед за древнегреческим врачом Галеном, что кровь создается в печени и затем «растворяется» в теле. Впрочем, другие, например арабский ученый Ибн ан-Нафис и голландец Андреас Везалий (который, как и Гарвей, учился в Падуе), высказывали мысли, сходные с идеями Гарвея. Но как доказать свою правоту?
Ответ Гарвей искал в наблюдениях, опытах и расчетах. Он грубо оценил, сколько крови сердце выбрасывает за одно сокращение, и умножил эту величину на частоту сердечных сокращений. Получался объем, который организм никак не мог бы постоянно заново производить и расходовать. Это стало одним из сильных аргументов в пользу того, что одна и та же кровь циркулирует по замкнутой системе.
Гарвей был не только исследователем, но и опытным врачом, среди его пациентов были Яков I и Карл I — английские короли. Должность придворного медика гарантировала ему постоянный приток свежих оленьих туш для экспериментов, а также возможность путешествовать. По приказу короля он сопровождал герцога Леннокса в поездке по Франции и Испании, опустошенным войнами и чумой. Были у его положения и недостатки. В 1642 году разразилось первое сражение Английской революции, и, как врач короля, Гарвей присутствовал на поле боя.
Не все соглашались с Гарвеем. Его теории казались такими необычными, что некоторые врачи называли его чокнутым. Даже великий французский философ Рене Декарт критиковал его идеи. Но были у Гарвея и сторонники. Его исследования заложили важнейшую основу современной физиологии кровообращения и сердечно-сосудистой медицины. Со временем точность его измерений и расчетов прославила Гарвея как одного из крупнейших экспериментаторов своего времени.
В XVII веке у людей было множество странных предрассудков.
В 1634 году Гарвею пришлось проверять справедливость обвинения четырех женщин в колдовстве. Если бы их признали ведьмами, то отправили бы на виселицу. Так погибало много невинных людей. Гарвей оценил улики и нашел научное объяснение явлениям, которые приписывали магии. «Ведьм» отпустили на волю.

Согласно другой легенде, Гарвей как-то раз нарядился чародеем, чтобы навестить предполагаемую ведьму и ее «фамильяра» — магического животного-помощника, которое в данном случае якобы приняло облик жабы. Гарвей отослал «ведьму» по какой-то надобности и затем произвел вскрытие «фамильяра», доказав, что это самая обыкновенная жаба, а ее хозяйка — никакая не ведьма. Вряд ли такой случай имел место, но он показывает, как вера в науку постепенно одолевала предрассудки.