Вітчизняна гістологія і ембріологія формувалися в тісному зв'язку з розвитком світової науки, з прогресом техніки мікроскопічних досліджень. Якщо не брати до уваги окремих гістологічних досліджень, проведених співвітчизниками на зорі розвитку мікроскопії, то початком становлення гістології в Росії треба визнати 30-40-і рр. XIX ст. Спочатку гістологія викладалася у вигляді курсу в програмі суміжних дисциплін - анатомії, фізіології, а в 60-х рр. XIX ст. були засновані кафедри гістології та ембріології одночасно в Московському (1864) і Петербурзькому (1864) університетах, а трохи пізніше в Харківському (1867), Казанському (1868) і Київському (1868) університетах, Медико-хірургічної академії дуже скоро всі ці кафедри стали центрами великих гістологічних досліджень і школами підготовки кадрів. Першими керівниками кафедр і основоположниками російської гістології як самостійної науки були А. І. Бабухін, Ф. В. Овсянников, Н. М. Якубович, М. Д. Лавдовскій, К. А. Арнштейн, П. І. Перемежко, Н. А . Хржонщевський.
Московська школа гістологів була створена одним з великих представників матеріалістичного напрямку в природознавстві другої половини XIX ст. А. І. Бабухіна (1827-1891). Велика увага її представниками приділялася питанням гистогенеза і гістофізіології різних тканин, особливо м'язової і нервової, питань теорії мікроскопії. А. І. Бабухіна належать відкриття походження і з'ясування гістофізіології електричних органів риб; їм проводилися дослідження розвитку і будови сітківки ока, розвитку осьових циліндрів нервових волокон і ін. Пізніше під керівництвом І. Ф. Огнєва (1855-1927), учня і наступника А. І. Бабухіна, в коло досліджуваних кафедрою питань були включені дослідження впливів різних зовнішніх і внутрішніх факторів (промениста енергія, темрява, голодування) на структуру і функцію клітин, тканин і органів. Це гістофізіологіческое напрямок, покладене в основу досліджень московської школи гістологів, дало багато цінного для розуміння розвитку і функцій тканин і органів. Тісний зв'язок гістології та фізіології вигідно характеризує розвиток наукової медичної думки в Росії у другій половині XIX ст. Вона особливо чітко проявилася в зв'язку з критикою чисто морфологічного «целлюлярного» напряму в зарубіжній науці і розвитком ідей нервизма в Росії.
Засновником Казанської школи К. А. Арнштейном (1840-1919) і його учнями зібрано багатющий матеріал по морфології нервових волокон і нервових вузлів в різних тканинах і органах (в сечовому міхурі, сечоводі, статевих органах, рогівці, легкому, стравоході, шкірі та ін .). Розроблений А. С. Догелем метод забарвлення нервової тканини дозволив успішно досліджувати різні відділи нервової системи і створити капітальні праці по нейрогістології. Роботи по дослідженню нервової системи швидко висунули Казанську лабораторію в ряди першокласних лабораторій Європи.
У 1888 р А. С. Догель заснував кафедру гістології в Томському університеті, якою з 1895 р керував інший учень К. А. Арнштейн А. Е. Смирнов (1859-1910). Під його керівництвом кафедра гістології при Томському університеті оформилася в самостійну наукову нейрогі-стологіческую школу.
Кафедру гістології в Київському університеті очолив в 1868 р П. І. Перемежко (1833-1893). Дослідження гістологів київської школи були спрямовані на вивчення розвитку зародкових листків, очі, наднирників, селезінки, поперечно і гладкої мускулатури, а також будови різних органів - печінки, щитовидної залози, підшлункової залози, кісткового мозку, кровоносних судин і ін. П. І. Перемежко описані фігури мітотичного поділу клітин.
Кафедру гістології та ембріології в Харківському університеті очолив Н. А. Хржонщевський (1836-1917). Йому належать оригінальні роботи про будову надниркових залоз, легенів, печінки, про кровопостачанні нирки та ін. Дослідження, проведені Н. А. Хржонщевський і його співробітниками, були засновані на гістофізіологіческом підході.
Одночасно з розвитком гістології бурхливого розквіту досягла в середині XIX в. ембріологія. Продовжуючи дослідження, розпочаті К. Ф. Вольфом, російські академіки X. І. Пандер і К. Е. Бер розкрили дуже важливу біологічну закономірність у розвитку зародків - утворення зародкових листків. X. І. Пандер зауважив, що ще до появи закладок перших органів у зародка утворюються два листка, а пізніше до них приєднується третій. К. Е. Бер простежив розвиток зародкових листків і утворення з них різних органів у ссавців. Він встановив, що у різних тварин є багато спільного на ранніх стадіях розвитку їх зародків, і в своїх узагальненнях наблизився до еволюційного розуміння розвитку тваринного світу. За допомогою мікроскопа К. Е. Бер виявив в описаних раніше граафових бульбашках яйцеклітину ссавців (1827).
Працями К. Ф. Вольфа, X. І. Пандера і К. Е. Бера були закладені основи сучасної ембріології.
Класичними дослідженнями І. І. Мечникова (1845-1916) і А. О. Ковалевського (1840-1901) при порівняльному вивченні безхребетних і нижчих хребетних було встановлено, що у різних класів і типів тварин є багато спільного, що всі вони в своєму розвитку проходять подібні етапи. А. О. Ковалевський обгрунтував теорію зародкових листків як утворень, що лежать в основі розвитку всіх багатоклітинних організмів. Спираючись на роботи А. О. Ковалевського, німецький біолог Е. Геккель (1834-1919) сформулював основний біогенетичний закон, який говорить, що онтогенез є коротке повторення філогенезу. Це означає, що в індивідуальному розвитку можна спостерігати предкові ознаки (або палінгенезію) - наприклад, освіту у ембріонів ссавців зародкових листків, хорди, зябрових щілин і ін. Проте в ході еволюції з'являються нові ознаки - ценоге-нези (освіта провізорних, або внезародишевих, органів у риб, птахів і ссавців). Явище повторення в ході ембріонального розвитку вищих організмів тих чи інших ознак більш нізкоорганізованних тварин отримало назву рекапітуляція. Прикладами рекапитуляции в ембріогенезі людини є зміна трьох форм скелета (хорда, хрящової скелет, кістковий скелет), освіту і збереження до тримісячного віку плода хвоста, розвиток практично суцільного волосяного покриву (на 5-му міс внутрішньоутробного розвитку), освіту зябрових щілин і ін.
Вчення про рекапитуляции розвинув А. Н. Северцов (1866-1936), який сформулював положення про те, що онтогенез не тільки повторює філогенез, але і творить його (теорія філембріогенезов).
В ембріології кінець XIX - початок XX в. ознаменувалися також розвитком експериментальних методів (В. Ру, X. Шпеман і ін.), що дозволили закласти основи нового напряму - механіки розвитку. У цей період відбулося зближення цитології і ембріології на основі досліджень про неравнонаследственних діленні клітин (виникнення клітин зачаткового шляху і соматичних клітин) і ролі хромосом у передачі спадкової інформації (А. Вейсман, Т. Морган та ін.).