在系统地分析了前人的研究情况后，哈维首先通过一个简单的数学运算来论证血液循环的概念。他估计心脏每次跳动的排血量大约是两盎司，心脏每分钟跳动72次，用简单的乘法运算得出：每小时大约有540磅血液从心脏排入主动脉。但是540磅远远超过了一个正常人的整个体重，这时的哈维明显地认识到了等量的血液往复不停地通过心脏。提出这一假说后，他花费了九年时间来做实验和仔细观察。
1628年，他划时代著作《心血运动论》的出版，标志着近代生理学的诞生。在此书中，哈维提供了大量的证据，从各个方面证明了心脏是一个可以泵出血液的肌肉实体，血液以循环的方式在血管系统中不断流动。此外，哈维还彻底否定了心脏的心室之间可以透过血液，指出右心室的血液通过肺循环流到左心室，并证实了心脏瓣膜和静脉瓣的作用。
这一部只有72页和两幅插图的书出版后，遭到了以教会为首的敌对派的猛烈攻击。所幸的是，英王查尔斯一世对他的学说很感兴趣，并任命他为御医，哈维最终才得以颐养天年。
一生中写过大量的科学论著的哈维，但仅有《心血运动论》和《论动物的生殖》两书及几封为《心血运动论》辩护的公开信发表。其中，1651年发表的《论动物的生殖》记述了多种鸟类与哺乳动物胚胎的生长发育，提出“一切生命皆来自卵”的假设，标志着当代胚胎学研究的真正开始。
哈维工作标志着新的生命科学的开始，是发端于16世纪的科学革命的一个重要组成部分。1649年，英国国内战争结束后，查理一世被绞死，哈维因为一直忠于查理一世而被禁止进入伦敦城。1657年，79岁的哈维死在伦敦郊外他的弟弟家中。
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