Hipokrates (460-377 p.n.e.) nazywa się ojcem greckiej medycyny. Młody Hipokrates obserwował swojego ojca lekarza i jego rówieśników praktykujących sztukę uzdrawiania. Podróżował po całej Grecji i prawdopodobnie do Libii i Egiptu. Egipski faraon Ptolemeusz Soter (323-285 p.n.e.) opublikował zbiór traktatów Hipokratesa i jego zwolenników dla biblioteki w Aleksandrii.
Hipokrates jest najbardziej znany ze swojego powiedzenia, że jeśli lekarz nie może usunąć cierpienia, to musi je przynajmniej złagodzić. Używał obserwacji do dokumentowania fizycznych objawów i zachowań, w przeciwieństwie do składania ofiar i odwoływania się do sił nadprzyrodzonych. Wziął pod uwagę wzajemne oddziaływanie trzech zmiennych: pacjenta, lekarza i choroby. Podkreślał wagę higieny i uważał, że lekarz powinien być przy pacjencie, a nie w odległej świątyni. Chociaż nie używał terminu układ odpornościowy, zauważył, że istnieją indywidualne różnice, które wpływają na ciężkość każdego schorzenia. W jednym ze swoich najlepszych pism, opisujące epidemię świnki, daje też doskonały przegląd medycyny greckiej w V wieku p.n.e.
Przysięga Hipokratesa jest tradycyjną częścią rytuału przejścia od ucznia do lekarza w współczesnych uczelniach medycznych. Przysięga zaczyna się od przyrzeczenia złożonego Apollinowi, jego synowi Asklepiosowi oraz córkom Hygei i Panacei. Podkreśla relacje mentorskie i trwającą całe życie relację lekarza z osobą, która nauczyła go sztuki uzdrawiania. Obiecuje się, że nie pomożemy pacjentowi w popełnieniu samobójstwa. Istnieje również oświadczenie o prywatności i poufności.
Nie wszyscy greccy lekarze praktykujący pod dyktando Hipokratesa, ale wszyscy akceptowali teorię humoralną jako podstawę ludzkiej fizjologii. W tej teorii powietrze, woda, ziemia i ogień to cztery elementy, z których składa się wszechświat i ludzkie ciało. Woda była wilgotna, powietrze suche, ogień gorący, a ziemia zimna. Ludzkie ciało było mikrokosmosem tego schematu, a odpowiadające mu płyny lub humory były kombinacją dwóch. Krew była ciepła i mokra; czarna żółć, zimna i sucha; żółta żółć, ciepła i sucha; i flegma, zimna i mokra. Kiedy płyny były w równowadze, zdrowie było obfite. W przypadku braku równowagi, pojawiała się choroba. Starożytni greccy lekarze uznawali, że wydzieliny z różnych narządów są wynikiem urazu lub choroby. Czas szkolenia lekarzy greckich był zróżnicowany, ponieważ nie istniały żadne szkoły medyczne, standardy ani egzaminy. Młody lekarz często praktykował u bardziej doświadczonych lekarzy, zanim zaczynał praktykować samodzielnie. Oprócz pojedynczych praktykujących byli lekarze publiczni, w niektórych miastach wybrani lekarze. Były też przychodnie dla mniej zamożnych zwane jatreia.
Arystoteles (384-322 p.n.e.) przyczynił się do rozwoju medycyny greckiej. Interesował się wieloma dziedzinami wiedzy, ale logika była jednym z jego ulubionych ćwiczeń umysłowych. Zaczął kategoryzować żywe istoty w grupy o podobieństwach i pisał obszerne kompendia dotyczące roślin i zwierząt. To była podstawa biologii i anatomii. Niestety nie widział wnętrza ludzkiego ciała, ponieważ nie praktykowano sekcji. Chociaż Arystoteles wniósł duży wkład w medycynę, filozofię, poezję, literaturę i wczesną naukę, to Claudius Galen – często nazywany po prostu Galenem – którego pisma wpłynęły na pokolenia lekarzy i których wpływ utrzymywał się również w renesansie, jest drugim najbardziej znanym lekarzem Starożytnej Grecji.
Galen urodził się w Pergamonie jako syn architekta, który miał sen, w którym pojawił się Asklepios i powiedział mu, aby jego syn został uzdrowicielem. W wieku 21 lat napisał podręcznik o macicy dla położnych, książkę o okulistyce i trzy książki o chorobach płuc. Niestety nie wiedział zbyt wiele o macicy, ponieważ widział tylko macicę świni, a ta była zupełnie inna niż ludzka. W wieku 32 lat wyjechał do Rzymu, gdzie założył praktykę pomimo krytyki tamtejszych rówieśników. Miał szczęście, że został wezwany do cesarskiego pałacu, by leczyć Marka Aureliusza. Od tego czasu poszukiwali go najwybitniejsi członkowie społeczeństwa.
Po tym, jak Galen przyjął chrześcijaństwo, Kościół poparł go, ponieważ Galen widział cel w każdym organie i każdej funkcji, a tym celem była boskość. Nauczał, że ciało jest narzędziem duszy. Religia i medycyna były ściślej powiązane we wczesnej medycynie i często pojawiało się zamieszanie co do miejsca duszy w ludzkim ciele. Jednym z pomysłów było to, że znajdował się gdzieś pomiędzy mózgiem a rdzeniem kręgowym w strukturze zwanej rete miable. Inną wyimaginowaną strukturą była kość luksowata, kość, która może stworzyć zupełnie nowego osobnika, jeśli zostanie odnaleziona. Co ciekawe, ta koncepcja może opisywać komórki macierzyste. Galen miał też pomysły na płeć. Wierzył, że ponieważ człowiek jest najdoskonalszym ze wszystkich zwierząt, w obrębie ludzkości mężczyzna jest doskonalszy niż kobieta. Ponieważ części rozrodcze kobiety zostały uformowane, gdy jeszcze się formowała, nie mogły wynurzyć się z jej ciała jak u mężczyzny, ponieważ nie miała wystarczająco dużo ciepła, aby im to umożliwić. Pomimo jego błędów, jego wkład był bardzo duży, z których największym był 22-tomowy zestaw streszczonej wiedzy medycznej, w tym roślin leczniczych.
Reputacja Galena trwała dłużej niż jakiegokolwiek innego greckiego lekarza. Skodyfikował całą dotychczasową wiedzę i był tak ceniony za to gigantyczne zadanie, że jego pozycja jako wielkiego lekarza rosła z każdym kolejnym pokoleniem. Dopiero w 1564 r. Vesalius, renesansowy anatom, który przeprowadzał autopsje i sekcje na ludziach, zakwestionował jego pisma. Greccy, a później rzymscy lekarze stracili prestiż wraz z upadkiem Cesarstwa Rzymskiego, początkiem średniowiecza, a zarazy i epidemie zniszczyły populacje w rekordowej liczbie, pozostawiając ludzi ponownie uzależnionych od przesądów i mistycyzmu.