Патологическая анатомия в 20 веке испытала влияние экспериментально-физиологического направления. В отличие от органолокалистического направления, господствовавшего на Западе, в России получило развитие направление нозологическое и функциональное, рассматривающее больной организм в целом.
Инициаторами этого направления явились представители московской школы патологоанатомов — А. И. Абрикосов (1875— 1955), М. А. Скворцов (1876—1963), В. Т. Талалаев (1886—1947), И. В. Давыдовский и др. Эта же школа патологоанатомов начала с 1927 г. систематически проводить сравнение клинических и патологоанатомических диагнозов и обсуждать их совместно с лечащими врачами на клинико-анатомических конференциях. В дальнейшем конференции были узаконены для всех больниц СССР; они повысили роль прозектуры в диагностике и стимулировали научную разработку больничного материала, укрепив клинико-анатомическое направление.
Патологоанатомические школы, представленные Н. Н. Аничковым (1885—1964), С. С. Вайлем и др., проводили систематическое изучение сердечно-сосудистой патологии, ретикулоэндотелиальной системы, инфекционных болезней на секционном материале и путем создания экспериментальных моделей. Изучению патологических изменений при инфекционных болезнях посвящены труды И. В. Давыдовского. В. Т. Талалаев изучил гистогенез ревматической гранулемы (гранулема Ашоффа — Талалаева) и создал первую клинико-анатомическую классификацию ревматизма. М. А. Скворцов и Д. Д. Лохов (1892—1958) заложили основы патологической анатомии болезней детского возраста.
А. В. Русаков (1885—1953) с сотр. работал в области костной патологии. А. И. Абрикосов, В. Г. Штефко, А. И. Струков, A. Н. Чистович и другие внесли значительный вклад в разработку патологической анатомии туберкулеза. Н. А. Краевский совместно с клиницистом X. X. Владосом предложил классификацию лейкозов. Разрабатывались новые главы патологии — патологическая анатомия боевой травмы и лучевой болезни, были осуществлены ценные исследования по краевой патологии.
За рубежом Л. Ашофф (Германия), исходя из исследований И. И. Мечникова и B. К. Высоковича, создал учение о ретикулоэндотелиальной системе, первым описал инфекционную гранулему при ревматизме, которая получила его имя.
Центральной проблемой общей патологии, переименованной в СССР в патологическую физиологию (1925), была проблема реактивности. Идеи И. И. Мечникова получили наибольшее развитие в школе А. А. Богомольца (1881—1946), создавшей учение о роли соединительной ткани в реактивности организма, о цитотоксинах, о старении и продлении жизни. Последнее развилось в отдельную научную дисциплину — геронтологию и гериатрию (см.).
Созданные в СССР Е. С. Лондоном (1868 — 1939) методы ангиостомии и органостомии позволили изучать обмен веществ без нарушения нейрогуморальной регуляции я положили начало ангиохимии. Школа А. В. Репрева (1853—1930) исследовала роль эндокринных и гуморальных факторов в патологии. С. С. Халатов (1884—1951), Н. Н. Аничков и их ученики создали учение о патологии холестеринового обмена. Школа А. Д. Сперанского (1888—1961) выдвинула теорию о роли нейродистрофических процессов в патологии. Представителями школы И. П. Павлова (М. К. Петрова, П. С. Купалов, А. О. Долин и др.) создан новый раздел патофизиологии — патофизиология высшей нервной деятельности, учение об экспериментальных неврозах. Интенсивно разрабатывались проблемы кислородного голодания, воспаления, лихорадки, шока, патофизиологии сердечнососудистой системы. Изучено патогенное действие факторов внешней среды (электротравмы, ионизирующие излучения, пониженное и повышенное атмосферное давление и др.).