Під впливом успіхів фізіології в 20 столітті змінився вигляд морфології, яка значною мірою з описової науки стала наукою общебиологической, експериментальної, з функціональним напрямком. Особливо змінився характер морфології в СРСР. Початок функціональним і експериментального напряму в морфології поклав
B. Н. Тонков (1872-1954). Його заслугою є експериментально-анатомічне вивчення проблеми колатерального кровообігу, яке показало високу пристосовність артерій і вен до мінливих умов. Паралельно з розробкою цієї проблеми йшли дослідження судинної іннервації. В. А. Довго-Сабуровим у співдружності з фізіологами були вивчені рефлексогенні зони у венах і розроблені морфологічні основи интероцепции.
Р. М. Йосипів (1870-1933) і Д. А. Жданов за допомогою оригінальних експериментальних методик ін'єкції лімфатичних судин створили сучасне вчення про лімфатичної системи людини і тварин і анатомічно обґрунтував проблему колатерального лімфообігу. В. П. Воробйовим (1876-1937) були запропоновані методи дослідження, які дозволили вивчати будову тіла людини і тварин у прикордонній області мікроскопічної бачення, микроскопировать не найтонші зрізи, а цілі органи і таким чином вивчати всю іннервацію органу в цілому без порушення існуючих зв'язків. В. П. Воробйов відкрив внутріорганние зв'язку блукаючого нерва із симпатичним і периферичними спинальними нервами. Він склав новий атлас вегетативної нервової системи, який перевершив але точності атласи інших анатомів. Спільно з фізіологами В. П. Воробйов поставив експериментальну роботу з фізіологічного аналізу нервів серця методом ушитих електродів в умовах хронічного досліду.
Велике значення в морфології 20 століття мала проблема мінливості органів і систем. У цій області провідними є дослідження Ст. Н. Шевкуненко (1872 - 1952) за індивідуальним відмінностям топографії органів у зв'язку з типом статури. В. Н. Шевкуненко і його учні виявили закономірності розвитку та структурі внутрішніх органів залежно від конституційних особливостей людини, його віку, статі, від стану живлення, встановили співвідношення будови внутрішніх органів і кісткового скелета і т. д. Піддалася вивчення функціональна анатомія рухового апарату під впливом різних навантажень - професійного праці, фізкультури і спорту (М. І. Красусская, П. П. Дияконів, Н. К. Лисенков).
У спеціальну галузь знань виділилася рентгенологічна анатомія, дає можливість вивчати форму і будову живого людського тіла. Рентгеновы промені в анатомії вперше застосував Ст. Н. Тонков (1896).
В особливу галузь знання виділилася нейрогистология. С. Рамон-і-Кахаль (1852 - 1934) в Іспанії розробив численні методи вивчення найтоншого будови нервової системи, заклав основи сучасного уявлення про нервових синапсах і регенерації нервів після їх пошкодження. Англієць Д. Ленглі (1852-1925) розробив гистофизиологию вегетативної нервової системи.
В СРСР засновником і найбільшим представником гистофизиологического і експериментального напряму в гістології був Б. В. Лаврентьєв (1892-1944). Вивчаючи микроморфологию нервових зв'язків, він розробив вчення про синапсах (див.) ефекторних і рецепторних апаратів і цим дозволив суперечку про способи зв'язку між нейронами. Контакт за допомогою синапсу визнається в даний час єдиним засобом з'єднання між ланками рефлекторної дуги.
Еволюції тканин присвятили свої дослідження А. А. Заварзін (1886-1945) та Н. Р. Хлопин (1897-1961). Розроблені ними теорії походження і розвитку тканин відображають найважливіші закономірності клітинної будови живих організмів і є подальшим розвитком еволюційного вчення Ч. Дарвіна.
А. Р. Гурвич (1874-1954) відкрив у 1923 р. слабке ультрафіолетове (митогенетическое) випромінювання клітин, створив теорію «біологічного поля».
