Os cientistas foram rápidos a perceber os méritos da fotografia devido à sua capacidade de apresentar uma imagem objectiva do que foi visto. Isto resolveu um problema de representação por artistas que foram solicitados a produzir ilustrações apenas a partir da descrição ou altamente influenciados pela interpretação de médicos e cirurgiões. A primeira aplicação da fotografia em medicina aparece em 1840 quando Alfred François Donné do Hospital Charité em Paris fotografou secções de ossos e dentes. Ele começou a fazer daguerreótipos através de um microscópio. Donné publicou gravuras feitas a partir de fotografias do seu aluno Léon Foucault. Hugh Welch Diamond, médico e membro fundador da Royal Photographic Society, usou a fotografia como ferramenta na medicina, particularmente no campo das doenças mentais. Ele trabalhava na seção feminina do Asilo do Condado de Surrey, em Twickenham, em 1852, onde tentou criar um catálogo de sinais visuais de insanidade fotografando os pacientes e organizando as fotografias por sintoma. Guillaume-Benjamin Duchenne de Boulogne começou a fotografar reclusas no hospital mental Salpêtrière, em Paris, em 1856. Ele concebeu um método para ativar a musculatura individual do rosto através da estimulação eletrônica. Com a ajuda de Adrien Tournachon, irmão de Felix Nadar, ele fotografou expressões faciais e, em certo momento, listou 53 emoções que podiam ser identificadas com base na ação muscular. Seu trabalho foi publicado em 1862 no Mécanisme de la physionomie humaine no que foi o mais notável de todos os livros fotograficamente ilustrados em ciência médica anteriores a 1900.
G.-B. Duchanne de Boulogne, placa sinóptica 4 de Le Mécanisme de la Physionomie Humaine. 1862, albumen print. Na linha superior e nas duas fileiras inferiores, pacientes com expressões diferentes de cada lado do rosto
Dr. Jean-Martin Charcot, estudante de Duchenne de Boulogne, acreditava como Diamond que as fotografias teriam um papel significativo no diagnóstico e manejo dos pacientes. Uma unidade de fotografia médica foi criada no hospital Salpêtrière em Paris, em 1878, por Charcot. Ele contratou Albert Londe, que trabalhou na Salpêtrière sob a supervisão de Charcot. Londe não só fazia fotografias, mas também criava novos aparelhos para registrar sinais e sintomas. Charcot começou a publicar a Nouvelle iconographie de la Salpêtriere em 1888, que usava fotografias para mostrar apresentações clínicas de casos na Salpêtrière. Londe publicou uma grande referência sobre a prática da fotografia médica La Photographie médicale. em 1893. Londe desenvolveu um método sistemático para fotografar pacientes em vistas fixas que levava em conta a profundidade de campo e a distorção causada pelo desenho da lente e a distância do sujeito.
Há um interesse crescente por culturas e povos em regiões distantes do globo e a fotografia era uma forma de colocá-los em estudo, especialmente quando combinados com influências do estudo da frenologia e do trabalho de Darwin sobre a seleção natural. Em 1850, Joseph T. Zealy (1812-93) foi encarregado por Louis Agassiz de fazer daguerreótipos de trabalhadores das plantações de origem africana no sul dos Estados Unidos da América. As imagens foram concebidas como documentação científica para apoiar as teorias da etnologia. Carl Damman publicou uma coleção de fotografias de diferentes grupos étnicos no Anthropologisch-ethnographisches Album in Photographien. e no mesmo ano William Marshall publicou A phrenologist amongst the Todas, ou o Study of a Primitive Tribe in South India. História, Caráter, Costumes, Religião, Infanticídio, Poliandry, Língua. Thomas Huxley estabeleceu um sistema de fotografar o corpo humano com vistas fixas que incluía uma vara de dimensão conhecida para fazer medições. Francis Galton acreditava que era possível organizar sistematicamente traços de atributos hereditários, intelectuais, morais e físicos com respeito às famílias, grupos, classes e tipos raciais. Ele acreditava que os atributos mentais podiam ser medidos através do estudo dos atributos físicos. Num esforço para identificar e agrupar características, ele fez composições de até duzentas fotografias para criar um exemplo universal de fisionomia de um grupo ou tipo.
Dr. Reed B. Bontecou, um médico e soldado de Nova York, levou a câmera para a Guerra Civil Americana (1861-1865) e fotografou soldados feridos, bem como documentou tratamentos, cirurgias e condições de trabalho do médico. Os álbuns dos soldados feridos da Guerra Civil Americana tratados e fotografados por Bontecou apareceram em numerosas exposições, muitas das imagens foram expostas no Museu Metropolitano de Arte como parte da exposição de Fotografia e da Guerra Civil Americana. O livro “Shooting Soldiers” do Arquivo de Queimados: Fotografia Médica da Guerra Civil de Reed B. Bonteco, contém uma grande selecção destas fotografias e uma história de Bontecou.
Foto do livro, Shooting Soldiers: Fotografia Médica da Guerra Civil pelo Dr. R. B. Bontecou. Escrito pelo Dr. Stanley B. Burns, Publicado pela Burns Archive Press. Esta fotografia retrata G. Porubsky, Co. B. 46th NY volunteer exibindo a excisão do úmero. Esta fotografia do álbum de ensino de Bontecou mostra o trajeto suspeito da bala. A operação de Bontecou de remoção óssea no antebraço deixou o paciente com um membro inútil. Muitos foram amputados na era anti-séptica dos anos 1880.
Tentativas de publicação de fotografias médicas em livros de texto de anatomia foram encontradas com sucesso limitado nos primeiros anos da fotografia. A falta de variação textural e tonal tornava as fotografias difíceis de interpretar. Isto pode ter sido devido à sensibilidade espectral dos materiais iniciais à luz azul, violeta e ultra-violeta. Isso agrupou os outros tons e os transformou em tons semelhantes de preto. As placas ortocromáticas não se tornaram comercialmente disponíveis até 1883 e mesmo assim o processo permitiu a separação apenas dos azuis, verdes e amarelos. Em 1861, Nicolaus Rüdinger publicou o Atlas des peripherischen Nervensystems des menchlichen Körpers, Cotta’schen, usando fotografias de Joseph Albert de seções congeladas. As fotografias tiveram que ser retocadas para tornar as estruturas óbvias. A esterofotofotografia tornou-se interessante como forma de acrescentar uma qualidade tridimensional para mostrar as relações espaciais da anatomia bruta e estudos de casos clínicos. Entre 1894-1900, Albert Neisser, de Leipzig, produziu um atlas estéreo de anatomia e patologia. David Waterston publicou um conjunto de cartões estéreo em 1905 para ser usado num leitor de estereótipos. Os cartões mostravam dissecções rotuladas, etiquetas descritivas e vieram embalados com o visualizador estereoscópico.
Existiram tentativas de fotografar o interior do corpo já em 1883. Emil Behnke usou uma lâmpada de arco de carbono, lentes e refletores para fotografar cordas vocais humanas em exposições de ¼ segundo. Walter Woodbury tinha publicado um “fotogastroscópio” em 1890 que mostrava fotos do interior do estômago e em 1894, Max Nitze publicou fotografias da bexiga usando um cistoscópio.
Por volta de 1870, Maury e Duhring tinham criado uma revista baseada no uso de fotografia médica, The Photographic Review of Medicine and Surgery, publicada por Lippincott na Filadélfia, EUA, fornecendo estudos de caso e antes e depois das fotografias. A maioria dos grandes centros de educação médica tinha adotado a fotografia como método de documentação e estudo até os anos 1900. Muitos fotógrafos trabalhavam em disciplinas multifacetadas de radiologia, patologia e oftalmologia. A fotografia médica tornou-se um campo especial da fotografia e em 1931 um grupo de fotógrafos que trabalhavam em medicina juntou-se na Universidade de Yale, nos Estados Unidos da América, para formar a Associação de Fotografia Biológica, que mais tarde se tornou a BioCommunications Association Inc. (BioCommunications Association Inc.). O grupo publicou uma revista; o Journal of Biological Photography, que mais tarde foi incorporado ao Journal of BioCommunication. Outras organizações formaram-se na Inglaterra, Escandinávia e Austrália. A fotografia continua até hoje a desempenhar um papel na medicina através da documentação, pesquisa e educação.