В 1598 Гарвей відправився в Падуанський університет. Тут він слухає лекції знаменитого анатома Фабріціо д'Аквапенденте. Цей вчений відкрив у венах особливі клапани, проте так і не зрозумів їх значення Для нього вони були лише деталлю будови вен.
А ось Гарвей задумався над роллю цих клапанів. Він вирішується на експеримент над самим собою Туго перев'язавши свою руку, Вільям побачив, як рука нижче перев'язки незабаром затекла, вени набрякли, а шкіра потемніла. Наступний досвід Гарвей зробив над собакою. Він перев'язав їй шнурком обидві ноги. І знову нижче перев'язок ноги почали набрякати, а вени набухати. Коли набрякла вена на одній нозі була надрізана, з порізу закапала густа темна кров. Після ж надрізу на іншій нозі вище перев'язки з порізу не витекло жодної краплі крові.Стало ясно, що нижче перев'язки вена переповнена кров'ю, а над перев'язкою крові в ній немає. Гарвей розкриває різних тварин, але найчастіше кішок, собак, телят. Препарує вчений і трупи людей: заборони розкривати трупи вже не існувало. І всякий раз він розглядав вени і артерії, розрізав серце, вивчав шлуночки і передсердя.
У 1616 році йому запропонували кафедру анатомії і хірургії в колегії лікарів, а вже на наступний рік він викладав свої погляди на кровообіг. Під час лекції Гарвей вперше висловив переконання, що кров в організмі безперервно звертається - циркулює, і що центральною точкою кровообігу є серце. Роблячи подібний висновок, Гарвей спростовував теорію Галена про те, що центром кровообігу є печінку.
Тільки в 1628 році, коли Гарві вже п'ятдесят років, виходить його «Анатомічне дослідження про рух серця і крові у тварин», Річем з'являється праця в світло не вдома, в Англії, а в далекому Франкфурті. Невелика книга в 72 сторінки зробила його безсмертним.