Masa ini dimulai setidaknya pada permulaan tahun 1600 SM, saat dikeluarkannya papirus ilmu anatomi oleh ilmuwan peradaban Mesir kuno. Pada saat itu telah dapat dikenali beberapa organ dan pengetahuan dasar akan pembuluh darah.
Hippokrates adalah ilmuwan kedokteran Yunani kuno yang karyanya masih diakui hingga sekarang. Ia adalah seorang dokter pada akhir abad ke-6 SM atau awal abad ke-5 SM. Hippokrates telah dapat memahami ilmu dasar mengenai sistem rangka dan otot, dan awal pemahaman lebih dalam akan kerja organ seperti ginjal. Namun, banyak karya lainnya yang didasarkan pada spekulasi bukan pada penelitian keilmuan.
Pada abad ke-4 SM, Aristoteles memulai penelitian yang lebih baik mengenai sistem tubuh melalui pembedahan tubuh hewan. Ia berhasil membedakan pembuluh balik (vena) dengan pembuluh nadi (arteri) dan hubungan organ-organ yang lebih akurat.
Penggunaan tubuh mati manusia atau mayat untuk penelitian ilmu anatomi dimulai pada abad ke-4 SM, saat Herophilos dan Erasistratus mempertunjukkan pembedahan mayat di Iskandariyah di bawah bantuan dinasti Ptolemais. Herophilos adalah orang yang pertama kali mengembangkan ilmu anatomi berdasarkan struktur asli tubuh manusia.
Ilmuwan yang cukup penting dalam masa anatomi kuno adalah Galen (abad ke-2 M). Ia banyak mengumpulkan ilmu-ilmunya dari ilmuwan terdahulu dan banyak memahami fungsi organ dengan melakukan pembedahan hidup-hidup pada hewan. Banyak koleksi gambar anatominya berdasarkan anatomi anjing, dan dianggap sebagai "Gray's Anatomy" pada dunia kuno selama 1500 tahun. Karya-karya aslinya banyak yang hilang, dan kebanyakan hanya diketahui oleh dokter pad masa renaisans. Oleh karena larangan agama untuk pembedahan manusia hidup-hidup, Galen menganggap struktur anatomi manusia serupa dengan anatomi anjing.
Kemajuan kecil pada ilmu anatomi terjadi setelah kejatuhan kekaisaran Romawi. Ilmuwan Arab banyak memberi kemajuan bagi ilmu lainnya, tetapi tidak dengan ilmu anatomi karena berbagai larangan dan tabu.
Setelah masa Galen, terjadi perkembangan anatomi di Bologna pada abad ke-14 hingga abad ke-16. Para imuwan mempelajari lebih lanjut hal-hal yang mereka bisa temukan pada mayat. Akhirnya, mereka dapat memahami lebih baik lagi mengenai fungsi organ tubuh. Ahli anatomi yang cukup berperan pada masa ini adalah Mondino de Liuzzi dan Alessandro Achillini.
Pada abad ke-16, Vesalius menerbitkan gambar-gambar anatominya dari hasil perjalanan Leuven hingga Padua dengan cara membedah korban eksekusi gantung. Ia berhasil menunjukkan perbedaan besar mengenai gambaran anatomis tubuh manusia dengan anjing (gambaran Galen).
Ilmuwan pada abad ke-16 dan 17, berhasil memahami mengenai sistem sirkulasi, penemuan katup pada pembuluh balik, aliran darah dari ventrikel jantung kiri ke kanan, dan vena hepatika yang diidentifikasi berbeda dengan sistem sirkulasi lainnya. Begitu pula dengan penemuan sistem limfatik.
Ilmu anatomi berjaya pada abad ke-17 dan 18. Dengan hadirnya perusahaan pencetakan, pertukaran ide dan pendapat dapat dengan mudahnya dilakukan di seluruh Eropa. Sejak ilmu anatomi berkonsentrasi pada penelitian dan penggambaran, ketenaran ahli anatomi pasti sebanding dengan mutu kemampuan menggambarnya, daripada kemampuan bahasa Latin.
Banyak seniman ternama yang turut mempelajari anatomi, melakukan pembedahan, dan menerbitkan gambarnya untuk uang, dari Michaelangelo hingga Rembrandt. Untuk pertama kalinya, universitas terkemuka membuka jurusan anatomi melalui penggambaran. Namun, hambatan kadang kali datang dari kalangan gereja.
Walaupun masa ini adalah masa panen bagi ilmuwan, namun dapat berbahaya, seperti yang dialami oleh Galileo Galilei. Beberapa ilmuwan takut untuk bergerak seperti Descartes. Walaupun semua dokter setuju bahwa ilmu anatomi akan mendukung perkembangan ilmu kedokteran, hanya ahli anatomi tertentu dan berijin saja yang boleh melakukan pembedahan. Pembedahan biasanya didukung oleh dewan kota dan selalu mematok pemungutan biaya. Banyak kota-kota di Eropa seperti Amsterdam, London, Kopenhagen, Padua, dan Paris memiliki ahli anatomi kerajaan yang terikat dengan pemerintah setempat. Walaupun pembedahan sangat sulit dilakukan, tetapi menghadiri pembedahan adalah hal yang legal. Hal ini membuat banyak mahasiswa anatomi mengembara berkeliling Eropa.
Banyak masyarakat Eropa, yang tertarik akan ilmu anatomi, menuntut ilmu ke Italia sebagai pusat pendidikan ilmu anatomi. Hanya di Italia beberapa penelitian penting dilakukan seperti pembedahan pada tubuh wanita.
Realdo Colombo dan Gabriele Falloppio adalah murid dari Vesalius (ahli anatomi abad ke-16). Colombo, yang akhirnya menjadi profesor di Roma, banyak melakukan perkembangan pada anatomi tulang, memperbaiki fakta mengenai bentuk dan ruangan jantung, pembuluh nadi paru-paru, aorta dan katup-katupnya, penggambaran baru tentang otak dan pembuluhnya, pembetulan mengenai pemahaman bagian dalam telinga, dan mengenai ruangan pada laring.
Pada abad ke-19, banyak ilmuwan yang memberikan gambaran anatomi lebih mendalam dibandingkan abad sebelumnya. Selain itu, dikembangkan pula ilmu mengenai anatomi mikro yaitu histologi pada manusia dan hewan. Penelitian anatomi berkembang dimana-mana dengan Inggris sebagai pusatnya.
Permintaan akan mayat semakin meningkat. Untuk itu berbagai cara dilakukan, bahkan pembunuhan. Melihat perkembangan yang tidak baik ini, parlemen Inggris mengeluarkan Undang-undang Anatomi 1832, yang memberikan batas-batas hukum untuk penyediaan jenazah. Pembatasan ini membuat dimulainya pengerjaan sebuah buku teks ilmu anatomi yang akhirnya terkenal, Gray's Anatomy.
Penelitian anatomi pada ratusan tahun lalu banyak membantu perkembangan pemahaman pada ilmu-ilmu baru seperti biologi molekuler. Berbagai perkembangan juga terjadi pada alat-alat canggih untuk memahami tubuh manusia (terutama tubuh hidup), yakni melalui alat MRI dan pemindaian CAT.
Pemerintah Indonesia mengeluarkan Peraturan Pemerintah Tentang Bedah Mayat Klinis dan Bedah Mayat Anatomis serta Transplantasi Alat dan atau Jaringan Tubuh Manusia pada 1981. Hal ini dilakukan untuk menjaga dan menghormati jenazah sebagai peninggalan manusia.
Bedah mayat klinis yang dimaksud adalah tindakan otopsi yang dilakukan untuk mengetahui sebab kematian pasien atau dalam kasus kriminal, dan memperoleh pengetahuan yang dianggap perlu. Bedah mayat anatomis adalah bedah mayat dalam rangka pendidikan.
