Videnskabsfolk var hurtigt klar over fotografiets fordele på grund af dets evne til at give et objektivt billede af det, der blev set. Dette løste et problem med repræsentation af kunstnere, som blev bedt om at fremstille illustrationer udelukkende ud fra beskrivelser eller stærkt påvirket af lægers og kirurgers fortolkning. Den første anvendelse af fotografering inden for lægevidenskaben finder sted i 1840, da Alfred François Donné fra Charité-hospitalet i Paris fotograferede snit af knogler og tænder. Han begyndte at lave daguerreotypier gennem et mikroskop. Donné udgav graveringer, som hans elev Léon Foucault havde lavet ud fra fotografierne. Hugh Welch Diamond, læge og stiftende medlem af Royal Photographic Society, brugte fotografi som et redskab inden for lægevidenskaben, især inden for psykiske sygdomme. Han arbejdede på kvindeafdelingen på Surrey County Asylum i Twickenham i 1852, hvor han forsøgte at skabe et katalog over visuelle tegn på sindssygdom ved at fotografere patienterne og organisere fotografierne efter symptomer. Guillaume-Benjamin Duchenne de Boulogne begyndte at fotografere de indsatte på sindssygehospitalet Salpêtrière i Paris i 1856. Han udviklede en metode til at aktivere de enkelte muskler i ansigtet ved hjælp af elektronisk stimulering. Med hjælp fra Adrien Tournachon, bror til Felix Nadar, fotograferede han ansigtsudtryk og opstillede på et tidspunkt 53 følelser, som kunne identificeres på grundlag af muskelbevægelsen. Hans arbejde blev offentliggjort i 1862 i Mécanisme de la physionomie humaine i det, der var den mest bemærkelsesværdige af alle fotografisk illustrerede bøger inden for lægevidenskaben før 1900.
G.-B. Duchanne de Boulogne, synoptisk planche 4 fra Le Mécanisme de la Physionomie Humaine. 1862, albumenprint. I den øverste række og de to nederste rækker ses patienter med forskellige udtryk på hver side af deres ansigt
Dr. Jean-Martin Charcot, der var elev af Duchenne de Boulogne, mente ligesom Diamond, at fotografier ville spille en vigtig rolle i diagnosticering og behandling af patienter. Charcot oprettede en medicinsk fotografiafdeling på hospitalet Salpêtrière i Paris i 1878. Han ansatte Albert Londe, som arbejdede på Salpêtrière under Charcot’s tilsyn. Londe skulle ikke kun lave fotografier, men også skabe nye apparater til at registrere tegn og symptomer. Charcot begyndte at udgive Nouvelle iconographie de la Salpêtriere i 1888, som brugte fotografier til at vise kliniske præsentationer af tilfælde på Salpêtrière. Londe udgav i 1893 en vigtig reference om den medicinske fotograferingspraksis La Photographie médicale. Londe udviklede en systematisk metode til fotografering af patienter i faste visninger, der tog hensyn til dybdeskarphed og forvrængning forårsaget af objektivets udformning og afstanden mellem objektiv og motiv.
Der var en voksende interesse for kulturer og folkeslag i fjerne egne af kloden, og fotografering var en måde at sætte dem under studier, især når den blev kombineret med påvirkninger fra studiet af frenologi og Darwins arbejde om naturlig selektion. I 1850 fik Joseph T. Zealy (1812-93) af Louis Agassiz til opgave at lave daguerreotypier af plantagearbejdere af afrikansk oprindelse i USA’s sydlige del. Billederne var tænkt som videnskabelig dokumentation til støtte for etnologiske teorier. Carl Damman udgav en samling fotografier af forskellige etniske grupper i Anthropologisch-ethnographisches Album in Photographien. og samme år udgav William Marshall A phrenologist among the Todas, or the Study of a Primitive Tribe in South India (En frenolog blandt Todas, eller studiet af en primitiv stamme i Sydindien). History, Character, Customs, Religion, Infanticide, Polyandry, Language. Thomas Huxley etablerede et system til fotografering af menneskekroppen med faste billeder, som omfattede en stang af kendte dimensioner til at foretage målinger. Francis Galton mente, at det var muligt systematisk at organisere træk af arvelige egenskaber, intellektuelle, moralske og fysiske med hensyn til familier, grupper, klasser og racetyper. Han mente, at mentale egenskaber kunne måles ved at studere fysiske egenskaber. I et forsøg på at identificere og gruppere karakteristika lavede han sammensætninger af op til to hundrede fotografier for at skabe et universelt fysiognomisk eksempel på en gruppe eller type.
Dr. Reed B. Bontecou, en læge og soldat fra New York, tog kameraet med til den amerikanske borgerkrig (1861-1865) og fotograferede sårede soldater samt dokumenterede behandlinger, operationer og lægernes arbejdsvilkår. Albummene med sårede soldater fra den amerikanske borgerkrig, som Bontecou behandlede og fotograferede, har været vist i adskillige udstillinger, og mange af billederne blev vist på Metropolitan Museum of Art som en del af udstillingen Photography and the American Civil War. Bogen “Shooting Soldiers” fra Burns Archive Press: Civil War Medical Photography By Reed B. Bonteco, indeholder et stort udvalg af disse fotografier og en historie om Bontecou.
Foto fra bogen, Shooting Soldiers: Shooting Soldiers: Civil War Medical Photography af Dr. R. B. Bontecou. Skrevet af Dr. Stanley B. Burns, udgivet af Burns Archive Press. Dette fotografi forestiller G. Porubsky, Co B. 46th NY volunteer, der viser excision af overarmsknoglen. Dette fotografi fra Bontecous undervisningsalbum viser den indtegnede formodede kuglebane. Bontecous operation med fjernelse af knogle i overarmen efterlod patienten med et ubrugeligt lem. Mange blev amputeret i den antiseptiske æra i 1880’erne.
Tiltagene på at offentliggøre medicinske fotografier i anatomilærebøger blev mødt med begrænset succes i de første år af fotografiet. Manglen på teksturel og tonal variation gjorde fotografierne vanskelige at fortolke. Dette kan have skyldtes de tidlige materialers spektrale følsomhed over for blåt, violet og ultraviolet lys. Dette grupperede de andre toner sammen og fremstillede dem som ensartede sorttoner. Ortokromatiske plader blev ikke kommercielt tilgængelige før 1883, og selv da tillod processen kun adskillelse af blå, grønne og gule farver. I 1861 udgav Nicolaus Rüdinger Atlas des peripherischen Nervensystems des menchlichen Körpers, Cotta’schen, ved hjælp af fotografier af Joseph Albert af frosne snit. Fotografierne måtte retoucheres for at gøre strukturerne tydelige. Sterofotografi blev interessant som en måde at tilføje en tredimensionel kvalitet til at vise de rumlige forhold i grov anatomi og kliniske casestudier. Mellem 1894-1900 fremstillede Albert Neisser i Leipzig et stereo-atlas af anatomi og patologi. David Waterston udgav i 1905 et sæt stereokort til brug i en stereo-fremviser. Kortene viste mærkede dissektioner og beskrivende etiketter og blev leveret sammen med den stereoskopiske fremviser.
Der blev gjort forsøg på at fotografere inde i kroppen allerede i 1883. Emil Behnke brugte en kulbuelampe, linser og reflektorer til at fotografere menneskelige stemmebånd ved eksponeringer på ¼ sekund. Walter Woodbury havde i 1890 udgivet et “fotogastroskop”, der viste billeder af mavens indre, og i 1894 offentliggjorde Max Nitze fotografier af blæren ved hjælp af et cystoskop.
I 1870 havde Maury og Duhring etableret et tidsskrift baseret på brug af medicinsk fotografering, The Photographic Review of Medicine and Surgery, der blev udgivet af Lippincott i Philadelphia, USA, og som indeholdt casestudier og før- og efterfotos. De fleste større centre for medicinsk uddannelse havde indført fotografering som en dokumentations- og undersøgelsesmetode i 1900-tallet. Mange fotografer arbejdede inden for mange forskellige fagområder fra radiologi, patologi og oftalmologi. Medicinsk fotografi blev et særligt område inden for fotografiet, og i 1931 samledes en gruppe af fotografer, der arbejdede inden for medicin, på Yale University i USA for at danne Biological Photographic Association, som senere blev til BioCommunications Association Inc. Gruppen udgav et tidsskrift; Journal of Biological Photography, som senere blev indlemmet i Journal of BioCommunication. Der blev dannet andre organisationer i England, Skandinavien og Australien. Fotografi spiller i dag fortsat en rolle inden for medicin gennem dokumentation, forskning og uddannelse.