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战国、秦汉时期（前476—220年），我国从奴隶社会进入封建社会，政治、经济、文化都有显著的进步，学术思想十分活跃，出现“诸子蜂起，百家争鸣”的局面，促进医学的发展，骨伤科基础理论亦初步形成。
1973年，考古学家在湖南长沙马王堆三号汉墓发掘的医学帛书表明了战国时期骨伤科诊疗技术的进步。马王堆汉墓的医学帛书有《足臂十一脉灸经》《阴阳十一脉灸经》《阴阳脉死候》《五十二病方》和《帛画导引图》等，保存了当时诊治骨折、创伤及骨病的丰富经验，包括手术、练功及方药等。《足臂十一脉灸经》记载了“折骨绝筋”（即闭合性骨折），《阴阳脉死候》记载了“折骨裂肤”（即开放性骨折）。《五十二病方》载有52种病，共103个病名，其中涉及骨伤科的病名包括“诸伤”“胻伤”“骨疽”“骨瘤”等，同时还描述了“伤痉”的临床表现：“痉者，伤，风入伤，身信（伸）而不能诎（屈）。”这是对创伤后严重并发症——破伤风的最早记载。《五十二病方》记载了金伤、刃伤、外伤出血等多种外伤疾病，载录中药247种，方剂283首，其中治伤方17首，治伤痉方6首，治胻伤方两首，治痈疽方22首。主张用酒处理伤口，以药煎水洗伤口，还记载止痛、止血及防止创伤瘢痕方法，对感染伤口用药外敷后，以丝织品或麻絮等包扎。《五十二病方》中所描述的水银膏治疗外伤感染，是世界上应用汞于外伤科的最早记载。《帛画导引图》还绘有导引练功图像与治疗骨伤科疾患的文字注释。
《黄帝内经》（简称《内经》）是我国现存最早的一部医学典籍，较全面、系统地阐述了人体解剖、生理、病因、病机、诊断、治疗等基础理论，奠定了中医理论体系。《内经》中已有系统的人体解剖学知识，如《灵枢·骨度》对人体头颅、躯干、四肢各部骨骼的长短、大小、广狭标记出测量的尺寸；同时，通过尸体解剖获取这方面知识，如《灵枢·经水》曰：“若夫八尺之士，皮肉在此，外可度量切循而得之，其死可解剖而视之。其脏之坚脆，腑之大小……脉之长短，血之清浊……皆有大数。”《内经》对人体的骨、脉、筋、肉及气血的生理功能都有精辟的论述，如《灵枢·经脉》曰：“骨为干，脉为营，筋为刚，肉为墙。”《灵枢·邪客》曰：“营气者，泌其津液，注之于脉，化以为血，以荣四末，内注五脏六腑。”人体外部皮肉筋骨与体内五脏六腑关系密切，《内经》阐发的肝主筋、肾主骨、肺主皮毛、脾主肌肉、心主血脉及气伤痛、形伤肿等基础理论，一直指导着骨伤科的临床实践。《内经》还阐述了骨伤疾病的病因病机。《灵枢·痈疽》曰：“热胜则腐肉，肉腐则为脓。”《灵枢·刺节真邪》曰：“热胜其寒，则烂肉腐肌为脓，内伤骨，内伤骨为骨蚀……有所结，深中骨，气因于骨，骨与气并，日以益大，则为骨疽。”《素问·痹论》曰：“风寒湿三气杂至，合而为痹也。”《素问·生气通天论》曰：“因于湿，首如裹，湿热不攘，大筋软短，小筋弛长，软短为拘，弛长为痿。”《素问·痿论》还将痿证分为痿躄、脉痿、筋痿、肉痿、骨痿等五痿分别加以论述。此外，《吕氏春秋·季春纪》认为：“流水不腐，户枢不蠹，动也；形气亦然，形不动则精不流，精不流则气郁。”主张用练功疗法治疗足部“痿躄”。
秦汉时期，骨伤科临床医学得到发展。西汉初期，名医淳于意留下的“诊籍”记录了两例完整骨伤科病案：一则是堕马致伤，一则是举重致伤。西汉中期《居延汉简》的“折伤部”记载了骨折创伤的治疗医案。东汉早期，《武威汉代医简》载录治疗金疡、外伤方10余首，有止痛、逐瘀、止痉的作用，配伍较之《五十二病方》有明显的进步。成书于东汉时期的《神农本草经》载有中药365种，其中应用于骨伤科的药物约100种。汉代著名外伤科医家华佗精通方药、针灸、养生，更擅长外伤科手术，他发明了麻沸散，施行于剖腹术、刮骨术，还创立了五禽戏，以流通气血、祛病长生。东汉末年张仲景总结前人医疗成就，并结合自己的临床经验著成我国第一部临床医学巨著——《伤寒杂病论》，以六经论伤寒，以脏腑论杂病，创立理、法、方、药结合的辨证论治方法。书中记载的攻下逐瘀方药，如大承气汤、大黄牡丹汤、桃仁承气汤、大黄䗪虫丸和下瘀血汤等，至今仍被骨伤科医家所推崇。书中还记载了人工呼吸、胸外心脏按摩等创伤复苏术。