Наряду с принципиально различным по своему характеру влиянием социально-экономических факторов в условиях империализма и социализма медицина во всем мире испытала на себе благотворное влияние технического прогресса и успехов естествознания 20 веке.
Наиболее значительным результатом влияния технического прогресса явилось возникновение ряда новых отраслей медицины. В связи с развитием авиации в начале века зародилась авиационная медицина. Ее основоположниками были в России Н. А. Рынин (1909), во Франции Р. Мулинье (1910), в Германии Е. Кошель (1912). Начатые в СССР в 1949 г. медико-биологические исследования при полетах на ракетах в верхние слои атмосферы, запуск в космос первого в мире спутника с собакой Лайкой и полеты человека на космических кораблях привели к возникновению и развитию космической биологии (см.) и космической медицины (см.). Бурный рост естествознания и техники сказался на разработке методов исследования и аппаратуры, применяемых в медицинской науке и практике. Существенные усовершенствования были внесены в микроскопический метод исследования. В 1911 г. русский ботаник М. С. Цвет положил начало применению люминесцентной микроскопии (см.) в биологии. Советский ученый Е. М. Брумберг в 1939—1946 гг. усовершенствовал ультрафиолетовую микроскопию. В 1931—1932 гг. М. Кнолль и Э. Руска (Германия) одновременно с В. К. Зворыкиным (США) создали электронный микроскоп, обладающий большой разрешающей способностью и позволяющий визуально изучать вирусы, бактериофаги, тонкое строение вещества. В СССР работы по созданию электронного микроскопа начались в 30-е годы. В 1940 г. построен электромагнитный электронный микроскоп. В дальнейшем был налажен серийный выпуск электронных микроскопов. Изобретение и усовершенствование электронного микроскопа в сочетании с разработкой техники приготовления срезов толщиной до одной сотой микрона сделали возможным использование увеличений в десятки и сотни тысяч раз (см. Электронная микроскопия).
Оптические приборы нашли применение и в клинической практике. Швед А. Гульстранд (1862—1930) предложил более совершенную оптическую технику, в том числе биомикроскопию живого глаза при помощи щелевой лампы (1911). В лечебных целях и для коррекции зрения стали использовать контактные стекла и телескопические очки.
Огромное влияние на медицину оказала рентгенология, развившаяся в 20 веке в самостоятельную отрасль медицины. В нашей стране наибольший вклад в развитие рентгенологии сделали М. И. Неменов (1880—1950) и С. А. Рейнберг (1897—1966). Диагностическое значение рентгеновых лучей было расширено введением контрастных веществ (рентгенологическое исследование желудочно-кишечного тракта с контрастной массой, вентрикулография, бронхография, ангиокардиография). Незадолго до второй мировой войны был разработан метод производства послойных рентгеновских снимков — томография (см.), а в последние годы создана флюорография (см.) — методика массовых рентгенологии, исследований, получившая широкое распространение в СССР.
Большое влияние на медицину оказало открытие в 1896—1898 гг. французскими учеными А. Беккерелем, П. Кюри и М. Кюри-Склодовской естественной радиоактивности и последовавшие за этим исследования в области ядерной физики; они обусловили развитие радиобиологии (см.) — науки о действии ионизирующих излучений на живые организмы. В 1904 г. русский ученый Е. С. Лондон (1868—1939) применил впервые в биологии ауторадиографию и опубликовал первую в мире монографию по радиобиологии (1911). Дальнейшие исследования привели к возникновению радиационной гигиены (см.), радиационной генетики (см.) и к применению радиоактивных изотопов в диагностических и лечебных целях (см. Лучевая терапия, Радиоизотопная диагностика).
Огромное влияние на медицину оказало открытие в 1934 г. супругами И. и Ф. Жолио-Кюри искусственной радиоактивности (см.). Благодаря открытию физиками стабильных и радиоактивных изотопов различных элементов, которые можно было включать в состав белков, жиров, углеводов, нуклеиновых кислот и других соединений, был разработан и внедрен в медицину изотопный метод меченых атомов. Радий и радиоактивные препараты стали применяться в последние десятилетия для лечения различных заболеваний, особенно злокачественных опухолей, что в значительной мере способствовало успехам онкологии.
Революционизировало медицинскую науку широкое внедрение электроники в экспериментальную медицину. Были достигнуты значительные успехи в области электрофизиологии. Сконструированный в 1903 г. голландским электрофизиологом В. Эйнтховеном (1860—1927) струнный гальванометр положил начало современному электрокардиографическому методу изучения физиологии и патологии сердца.
А. Ф. Самойлов (1867—1930) усовершенствовал струнный гальванометр (1908) и одним из первых в мировой физиологии применил его для изучения деятельности скелетной мускулатуры и сложных рефлекторных актов. А. Ф. Самойлов и B. Ф. Зеленин заложили основы электрокардиографии (см.) в СССР.
Регистрация электрических проявлений деятельности головного мозга при помощи струнного гальванометра позволила В. В. Правдич-Неминскому (Россия) создать первую классификацию потенциалов электрической активности (1913). Эти исследования, а затем труды Г. Бергера (Германия), впервые описавшего в 1929 г. альфа-ритм головного мозга человека, явились началом электроэнцефалографии (см.). В дальнейшем были созданы электронные усилители и многоканальные регистрирующие системы (электроэнцефалоскопы), позволившие наглядно изучать динамику электрических процессов в головном мозге.
С применением радиоэлектроники были созданы принципиально новые методы измерения и регистрации степени насыщения крови кислородом (оксиметрия и оксиграфия), деятельности сердца (динамокардиография, баллистокардиография) и др. Разработанная в СССР в последние годы радиотелеметрическая методика позволила вести с Земли регулярные наблюдения над дыханием, сердечной деятельностью, кровяным давлением и другими функциями организма советских космонавтов во время их полетов на космических кораблях.
С развитием электроники в медицину пришли количественные математические методы, позволяющие точно и объективно вычислять ход биологических явлений. Совместными усилиями представителей таких до недавнего времени далеких одна от другой отраслей знания, как физиология и математика, автоматика и психология, была создана и получила широкое распространение кибернетика (см.) — наука об общих закономерностях управления и связи, лежащих в основе деятельности самых разнообразных управляющих систем. В результате физиология и медицина получили возможность «моделирования» жизненных процессов и экспериментальной физической проверки предположений о механизмах физиологических реакций. Использование принципов кибернетики в медицине привело к созданию ряда сложных автоматических систем, предназначенных для быстрой переработки большой по объему информации и для практических медицинских целей. Созданы диагностические машины, автоматические системы для регулирования наркоза, дыхания и высоты артериального давления во время операций, автоматические стимуляторы сердечной деятельности, активные управляемые протезы.
Наряду с физикой значительное влияние на медицину 20 века оказали химия и физическая химия. Были созданы и нашли широкое применение новые химические и физико-химические методы исследования, далеко вперед продвинулось изучение химических основ жизненных процессов.