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1578年4月1日，哈维生于英国的福克斯通。小哈维聪明伶俐，16岁考进剑桥大学，19岁获文学学士学位。毕业后，又进入意大利帕多大学学医，毕业后获医学博士学位。就学期间，哈维一度生病回家休养。母亲请来了民间医生，当时欧洲医生治疗疾病的常用方法是“放血”。年轻的哈维在多次接受放血治疗时，产生了这样一个问题：血液为什么能不停地流出来？它在体内是怎样流动的？
在获得医学博士学位后，哈维返回了英国剑桥大学，又获得了剑桥大学的解剖学博士学位，并成为一个知名的医生。他每年都要参加几次死刑犯人的尸体解剖。每次解剖，他都要做极为详细的记录，一边观察，一边思索。随着研究的深入和资料的积累，他越来越怀疑自己原来崇拜的偶像盖伦，认为他的理论体系与事实相距甚远，长久孕育在哈维心中的反叛精神渐渐地显现出来。
血液是怎样流动的？哈维不是在书本上寻找答案，而是到自然界中去找答案。他提出了“以实验为依据，以自然为老师”的研究原则。他决心像伽利略一样，通过实验，去揭开人体血液循环的神秘面纱。哈维在不同的动物解剖中发现了同样的结果：血液由心脏这个“泵”压出来，从动脉血管流出来，流向身体各处，然后，再从静脉血管中流回去，回到心脏，这样完成了血液循环。他把这一发现写成了《心血运动论》一书，正式提出了关于血液循环的理论。为了让人们接受他的观点，证明人的血液循环也与动物是一样的，他还在人身上反复地实验。他请了一些比较瘦的容易在身上找到血管的人。他把那些人手臂上的大静脉血管用绷带扎紧，结果发现靠近心脏的一段血管瘪下去，而另一端鼓了起来。他又扎住了动脉血管，发现远离心脏的那一端动脉不再跳动，而另一端，很快鼓了起来。这证明人的血液循环完全与动物的血液循环一样。他在书上告诫人们：“无论是教解剖学或学解剖学的，都应当以实验为依据，而不应当以书籍为依据；都应当以自然为老师，而不应当以哲学为老师。”
哈维在医学史上取得了巨大的成功，但他的理论因为有悖于权威的理论，这一里程碑式的著作出版后，给哈维带来的却是灾难。一些有名望的权威群起而攻之。哈维感到最为痛苦的是，他的病人也急剧地减少了，医业开始衰落。病人认为他是精神失常的医生，不信任他。哈维被讥讽为“循环的人”，这个绰号并不是由于相信血液循环理论而为他戴上的，而是这个词在拉丁文里是指“庸医”。那些在大街上卖药的小贩子，以此来辱骂哈维是江湖医生。
哈维对来自各方的攻击保持缄默，继续进行研究。由于条件所限，虽然哈维当时并没有找到动脉和静脉之间的连通途径，但他坚信总有一天会证明自己理论的正确。幸好，哈维当时是英国国王查理一世的御医，受到国王的宠幸，这才使他没有像前辈维萨里、塞尔维特那样付出生命的代价。
1643年，哈维辞去圣巴索洛医院的职务，又告退御医职位。此时，他已是将近70岁的老人了。于是他又回到老家与他的兄弟们生活在一起。因为那里空气清洁、风景美丽的缘故，他便在康提建筑一夏季住所，之后常常在那里休养。
1651年间，当他住在康提时，他的朋友恩提医生常来见面。恩提劝他将他的《动物的生殖》文稿付印。他在这本书巾讨论动物的原始状态与发展变化。他以鸡蛋的例子作为结论，其中最出色的地方，是解说新“机体”的形成。那年，他向医学专校建议，要捐款建造图书馆与集会厅，校方采纳了他的建议。1654年2月2日，这两种建筑均竣工，哈维即正式将之交付给学校使用，并且提供了许多书籍、外科器械和解剖标本。学校为酬谢他的功劳，决定为他立一座铜像。
哈维是医生、生理学家、胚胎学家，他一生中写过大量的科学论著，但是只发表了《心血运动论》和《论动物的生殖》两本书以及几封为《心血运动论》辩护的公开信。1657年6月3日哈维逝世，他被安葬于汉普斯特德医学专科学校，参加送葬者很多。1683年10月18日，他的遗体重新安葬，放入医学专科学校所备的白云母石棺中，葬于汉普斯特德教堂。
在哈维的墓上刻着后人用拉丁文所撰的纪念词，将他一生的成就与贡献做了一番扼要中肯的总结：“威廉·哈维乃是我学术界人士一致敬仰的人物，在有史数千年来，他首先发现了血液运动的真相，从而使世界得到健康，也使他自己获致不朽。惟有他使世人免于受伪学之蒙蔽，而获得真知；真正医学之建立亦全由他一手促成。他是英王詹姆士陛下与查理陛下的首席医师与挚友：他也是伦敦医学院解剖学与外科学极受尊敬、极成功的教授；他为先王建造了一座有名的图书馆，并捐赠他自己的家财使其藏书日富，规模日宏。最后，在他殚精竭虑，穷研学理，获得重大发明之后，在英国及海外均曾有仰慕他的人为他造像记功。这位伟大的医学家之师，完成了人生长途之后，于1657年6月3日溘然长逝，享龄80岁，身后并无儿女，然哈维氏之大名将永垂宇宙……”哈维是近代实验生理学的奠基人，他使生理学成为科学。他敢于冲破神圣不可侵犯的传统和权威的束缚，在斗争中确立他的新学说，这一伟大功绩将永远为后人所崇敬。