Die Wissenschaftler erkannten schnell die Vorzüge der Fotografie, da sie ein objektives Bild des Gesehenen zu liefern vermochte. Dies löste ein Darstellungsproblem der Künstler, die Abbildungen nur auf der Grundlage von Beschreibungen anfertigen mussten oder stark von der Interpretation der Ärzte und Chirurgen beeinflusst waren. Die erste Anwendung der Fotografie in der Medizin erfolgte 1840, als Alfred François Donné von der Charité in Paris Schnitte von Knochen und Zähnen fotografierte. Er begann mit der Herstellung von Daguerreotypien durch ein Mikroskop. Donné veröffentlichte Stiche von Fotografien seines Schülers Léon Foucault. Hugh Welch Diamond, Arzt und Gründungsmitglied der Royal Photographic Society, setzte die Fotografie als Hilfsmittel in der Medizin ein, insbesondere im Bereich der Geisteskrankheiten. Er arbeitete 1852 in der Frauenabteilung des Surrey County Asylum in Twickenham, wo er versuchte, einen Katalog der visuellen Anzeichen von Geisteskrankheit zu erstellen, indem er die Patienten fotografierte und die Fotos nach Symptomen ordnete. Guillaume-Benjamin Duchenne de Boulogne begann 1856 mit dem Fotografieren von Insassen der Pariser Nervenheilanstalt Salpêtrière. Er entwickelte eine Methode, um einzelne Gesichtsmuskeln durch elektronische Stimulation zu aktivieren. Mit der Unterstützung von Adrien Tournachon, dem Bruder von Felix Nadar, fotografierte er Gesichtsausdrücke und zählte einmal 53 Emotionen auf, die anhand der Muskelbewegungen identifiziert werden konnten. Seine Arbeit wurde 1862 in Mécanisme de la physionomie humaine veröffentlicht, dem bemerkenswertesten aller fotografisch illustrierten Bücher der medizinischen Wissenschaft vor 1900.
G.-B. Duchanne de Boulogne, Synoptische Tafel 4 aus Le Mécanisme de la Physionomie Humaine. 1862, Albuminabzug. In der oberen und den beiden unteren Reihen sind Patienten mit unterschiedlichen Gesichtsausdrücken zu sehen
Dr. Jean-Martin Charcot, ein Schüler von Duchenne de Boulogne, glaubte wie Diamond, dass Fotografien eine wichtige Rolle bei der Diagnose und Behandlung von Patienten spielen würden. Charcot richtete 1878 im Pariser Krankenhaus Salpêtrière eine Abteilung für medizinische Fotografie ein. Er stellte Albert Londe ein, der in Salpêtrière unter Charcots Aufsicht arbeitete. Londe sollte nicht nur Fotografien anfertigen, sondern auch neue Geräte zur Aufzeichnung von Zeichen und Symptomen entwickeln. Charcot begann 1888 mit der Veröffentlichung der Nouvelle iconographie de la Salpêtriere, in der er die klinische Darstellung der Fälle in der Salpêtrière anhand von Fotografien zeigte. Londe veröffentlichte 1893 ein wichtiges Werk über die Praxis der medizinischen Fotografie, La Photographie médicale. Londe entwickelte eine systematische Methode für das Fotografieren von Patienten in festen Ansichten, die die Schärfentiefe und die durch die Objektivkonstruktion und den Abstand zwischen Objektiv und Objekt verursachte Verzerrung berücksichtigte.
Das Interesse an Kulturen und Völkern in fernen Regionen der Welt wuchs, und die Fotografie war eine Möglichkeit, sie zu studieren, vor allem in Verbindung mit den Einflüssen der Phrenologie und Darwins Arbeit über die natürliche Selektion. 1850 wurde Joseph T. Zealy (1812-93) von Louis Agassiz beauftragt, Daguerreotypien von Plantagenarbeitern afrikanischer Herkunft im Süden der Vereinigten Staaten von Amerika anzufertigen. Die Bilder waren als wissenschaftliche Dokumentation gedacht, um ethnologische Theorien zu untermauern. Carl Damman veröffentlichte eine Sammlung von Fotografien verschiedener ethnischer Gruppen in Anthropologisch-ethnographisches Album in Photographien, und im selben Jahr veröffentlichte William Marshall A phrenologist among the Todas, or the Study of a Primitive Tribe in South India. Geschichte, Charakter, Bräuche, Religion, Kindermord, Polyandrie, Sprache. Thomas Huxley entwickelte ein System zur Fotografie des menschlichen Körpers mit festen Ansichten, die eine Stange mit bekannten Abmessungen zur Messung enthielten. Francis Galton glaubte, dass es möglich sei, die vererbbaren intellektuellen, moralischen und physischen Eigenschaften systematisch nach Familien, Gruppen, Klassen und Rassetypen zu ordnen. Er glaubte, dass geistige Eigenschaften durch die Untersuchung körperlicher Eigenschaften gemessen werden könnten. In dem Bemühen, Merkmale zu identifizieren und zu gruppieren, fertigte er Kompositionen aus bis zu zweihundert Fotografien an, um ein universelles Physiognomie-Beispiel einer Gruppe oder eines Typs zu schaffen.
Dr. Reed B. Bontecou, ein Arzt und Soldat aus New York, nahm die Kamera mit in den Amerikanischen Bürgerkrieg (1861-1865) und fotografierte verwundete Soldaten und dokumentierte Behandlungen, Operationen und Arbeitsbedingungen der Ärzte. Die Alben verwundeter amerikanischer Bürgerkriegssoldaten, die von Bontecou behandelt und fotografiert wurden, sind in zahlreichen Ausstellungen zu sehen. Viele der Bilder wurden im Metropolitan Museum of Art im Rahmen der Ausstellung Photography and the American Civil War gezeigt. Das Burns Archive Press-Buch Shooting Soldiers: Civil War Medical Photography By Reed B. Bonteco, enthält eine große Auswahl dieser Fotografien und eine Geschichte von Bontecou.
Foto aus dem Buch Shooting Soldiers: Civil War Medical Photography von Dr. R. B. Bontecou. Geschrieben von Dr. Stanley B. Burns, veröffentlicht von Burns Archive Press. Dieses Foto zeigt G. Porubsky, Co B. 46th NY Volunteer, bei der Exzision des Oberarmknochens. Dieses Foto aus Bontecous Lehralbum zeigt die eingezeichnete mutmaßliche Flugbahn des Geschosses. Bontecous Operation der Knochenentfernung im Oberarm ließ den Patienten mit einer unbrauchbaren Gliedmaße zurück. Viele wurden in der antiseptischen Ära der 1880er Jahre amputiert.
Versuche, medizinische Fotografien in Anatomie-Lehrbüchern zu veröffentlichen, waren in den Anfangsjahren der Fotografie nur von begrenztem Erfolg gekrönt. Das Fehlen von Textur- und Tonwertvariationen erschwerte die Interpretation der Fotos. Dies mag an der spektralen Empfindlichkeit der frühen Materialien gegenüber blauem, violettem und ultraviolettem Licht gelegen haben. Dadurch wurden die anderen Farbtöne zusammengefasst und als ähnliche Schwarztöne wiedergegeben. Orthochromatische Platten kamen erst 1883 auf den Markt, und selbst dann erlaubte das Verfahren nur die Trennung von Blau-, Grün- und Gelbtönen. 1861 veröffentlichte Nicolaus Rüdinger den Atlas des peripheren Nervensystems des männlichen Körpers, Cotta’schen, unter Verwendung von Fotografien von Joseph Albert von gefrorenen Schnitten. Die Fotografien mussten retuschiert werden, um die Strukturen sichtbar zu machen. Die Sterophotographie wurde interessant, weil sie die räumlichen Verhältnisse der groben Anatomie und klinischer Fallstudien dreidimensional darstellen konnte. Zwischen 1894 und 1900 stellte Albert Neisser aus Leipzig einen Stereoatlas der Anatomie und Pathologie her. David Waterston veröffentlichte 1905 einen Satz von Stereokarten, die in einem Stereobetrachter verwendet werden sollten. Die Karten zeigten beschriftete Präparate und beschreibende Etiketten und wurden zusammen mit dem Stereobetrachter geliefert.
Bereits 1883 gab es Versuche, das Innere des Körpers zu fotografieren. Emil Behnke benutzte eine Kohlebogenlampe, Linsen und Reflektoren, um menschliche Stimmbänder mit Belichtungszeiten von ¼ Sekunde zu fotografieren. Walter Woodbury hatte 1890 ein „Fotogastroskop“ veröffentlicht, das Bilder des Mageninneren zeigte, und 1894 veröffentlichte Max Nitze Fotografien der Blase mit Hilfe eines Zystoskops.
Bis 1870 hatten Maury und Duhring eine Zeitschrift gegründet, die sich auf die Verwendung medizinischer Fotografie stützte: The Photographic Review of Medicine and Surgery, herausgegeben von Lippincott in Philadelphia, USA, lieferte Fallstudien und Vorher-Nachher-Fotos. Die meisten großen Zentren der medizinischen Ausbildung hatten um 1900 die Fotografie als Dokumentations- und Studienmethode eingeführt. Viele Fotografen arbeiteten in verschiedenen Disziplinen wie Radiologie, Pathologie und Augenheilkunde. Die medizinische Fotografie wurde zu einem Spezialgebiet der Fotografie, und 1931 schloss sich eine Gruppe von Fotografen, die in der Medizin tätig waren, an der Yale University in den Vereinigten Staaten von Amerika zusammen und gründete die Biological Photographic Association, aus der später die BioCommunications Association Inc. wurde. Die Gruppe gab eine Zeitschrift heraus, das Journal of Biological Photography, das später in das Journal of BioCommunication integriert wurde. Weitere Organisationen entstanden in England, Skandinavien und Australien. Die Fotografie spielt auch heute noch eine Rolle in der Medizin durch Dokumentation, Forschung und Ausbildung.