艾利希不仅热衷于实验观察，而且善于独立思考。在大学学习期间，一次在观察铅中毒死者的组织变化时，他发现凡是生前诊断为严重铅中毒病人的身体组织，在作尸体病理检查时，把组织浸入含铅溶液中，这些组织的细胞也最容易吸收和积蓄铅。艾利希敏锐地意识到人体的不同组织和器官对特定的化学物质可能存在着不同的“亲和力”。于是，他开始用各种染料对人体组织标本进行染色，以确定能使特定组织和细胞染色的染料及其之间的相互关系。
1878年，艾利希在莱比锡大学毕业并获医学博士学位。他的博士论文是关于染料应用于显微镜观察的理论和实践问题，主要内容是关于如何应用各种苯胺染料进行动物组织染色的理论和技术。这一问题包含了艾利希关于染料和染色方法的许多设想：实际上已经奠定了他今后为医学做出巨大贡献的思想基础。1891年，艾利希在一本关于有机体组织对染料的不同反应的着作中，介绍了血细胞的染色方法。1898年，他与同事又合作出版了一本论贫血的着作，总结了正常和病理情况下对血液的观察，内容包括血液观察的方法学、正常和病理情况下的红细胞、各种白细胞、淋巴细胞以及白血病的细胞特点等。
在研究过程中，艾利希发现染料分为酸性、碱性和中性三类，不同的染料对于白细胞内的颗粒染色结果不同，由此他第寻次提出了白细胞的分类方法。艾利希因为这些着名的观察和方法学的建立，被誉为现代血液学的奠基人。
血液形态学的发展
在列文虎克使用显微镜观察血液细胞后相当长一段时间内，血液形态学的观察基本上停滞不前，主要是由于显微镜制造技术没有改进，显微镜在当时更多地是作为一种上流社会、家庭的摆设，而不是科学研究的工具。18世纪中叶，英国医学家黑森应用他自己改进了的显微镜，测量了不同动物血细胞的大小和形状。他发现红细胞通常是扁平状而不是球形的。他还发现血液的凝集发生的血浆中，而不是在红细胞中。由于黑森的这些开创性的研究，在英国他被称为血液学之父。
到了19世纪30年代，科学家研制成功了消色差透镜和复式显微镜，为科学观察者提供了更清晰的观察视野。新工具的出现激起了科学家进一步深入观察微观世界的热情，这时有位法国医生安德烈开始注意到某些疾病与血液中细胞成分变化之间有着密切的联系。当时布朗学说在医学中占据着主导地位，布朗学说认为人体的大多数疾病是由于胃肠道不良刺激的结果，提出通便和放血是这类疾病的基本治疗手段。这一学说的流行程度可以从下面的数据得到验证：当时医生除使用静脉切开放血之外，更大量的放血方法是利用水蛭吸血，因为静脉切开毕竟还是有一定的危险性的。由于大量的放血治疗，造成法国的水蛭供不应求。1833年，法国在一年内进口水蛭4150万条。
由于放血治疗的流行，贫血因此成为一种常见的症状。安德烈在临床研究中，发现许多贫血病人的红细胞数量、浓度、大小和形状都在不同程度上表现出异常。安德烈首先提出贫血可能是红细胞被破坏(溶血)的结果，他把贫血描述为红细胞数量的减少，他认为贫血与萎黄病——由于患此病的病人肤色昏暗，又被称为“处女菜色”——有关。他首先观察到萎黄病病人的红细胞变小。现在医生认为这种疾病主要可能是缺铁性贫血，神经性厌食的病人也会出现萎黄病症状。同时，安德烈还仔细观察了多血症、炎症、热病、出血以及水肿病人的血液变化，并测定了血液中球蛋白和白蛋白的含量，是血液学定量研究的开拓者。在法国安德烈被称为血液学之父。
虽然在18世纪已有人描述了白细胞的形态，但直到19世纪英国医生阿迪森和德国医学家维尔肖发现白细胞与炎症之间的关系之前，人们似乎不太重视白细胞的研究。阿迪森在研究观察炎症时发现，血液中有一种“五色颗粒”可穿过血管壁，移向炎症发生的部位并形成脓液。19世纪末，新的染色技术使白细胞形态学得到发展。1880年，德国医学家艾利希利用染料使白细胞着色，并发明了根据白细胞染色性质的不同而给白细胞命名的方法，例如嗜中性粒细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞。至今人们依然使用这种命名方法。
白细胞具有重要的生理功能。艾利希认为白细胞起着保护机体免于细菌侵入的作用。在巴黎巴斯德研究所工作的俄国科学家梅契尼柯夫也提出了白细胞有免疫功能的观点。他还发现了吞噬细胞的功能，即一种细胞可以吞噬另一种细胞。梅契尼柯夫对医学研究的着迷程度使得一般人认为他的行为似乎有点怪异。一位着名分子生物学家回忆说，在他童年时，梅契尼柯夫到他家做客，梅契尼柯夫外衣口袋里装着含有血液的试管和其他实验用品。给他留下了深刻的印象。梅契尼柯夫敏锐的洞察力使他赢得了1908年诺贝尔医学奖。
我们现在都知道血小板是血液中第三类重要的细胞成分。然而，当初医学界对血小板是否是一类独立的细胞成分这一问题存在着激烈的争论。这一是因为血小板太小，只有红细胞直径的四分之一大小，二是因为它的形态多变。
1842年，法国医生多勒首先提出血小板是血液中第三类重要的细胞成分。1868年，意大利解剖学家比佐泽罗也认为这些微小的血液细胞产生于骨髓，代表着一个独特的细胞系列。他还提出了血小板可能引起血液凝固的连锁反应。但是，当时法国着名医学家、法国医学科学院院士哈姆耶则认为血小板是红细胞的前体。虽然他在实验中正确地阐明了血小板与止血之间的关系，但在血小板的形态学研究上却得出了错误的结论。由于哈耶姆的学术地位很高又生性固执，直至20世纪血小板的细胞形态学已经得到了充分的实验证明后，他依然顽固地坚持自己的观点。哈耶姆所犯妁错误是那些处于医学权威位置上的人按照自己的观点判断事实，进而制造偏见的结果。
在现代社会，脑血管和心血管栓塞已成为现代人死亡的主要原因之一，在研究血小板的文献日益增加的同时，科学家对血小板功能的遗传学和生物化学特性的认识也日渐深入。他们将这些认识应用到抗血小板作用药物的开发中，所取得的最重要的成果之一是加拿大科学家在1980年报告一项长期研究结果，即科学家提出阿司匹林能预防男性的冠状动脉的血栓形成。然而，近30年来的研究表明，抗血小板药物在预防心脏病和卒中中的作用仍未完全解决。
血液细胞的计数
现在，当人们去医院看病时，一般医生都会让病人先去做血液常规检查。检验师用针轻轻地刺破病人手指的前端，将一滴血液吸入细管后，借助显微镜，病人血液中的最基本变化就会呈现在医生眼前。医生通过病人的血液常规检验，就可对一些疾病的性质和严重程度做出大致的判断。如是否贫血、是否存在感染、是否能进行外科手术治疗等。所谓血液常规检查，主要就是观察血液中各种细胞成分的状况，它一般包括血红蛋白的含量、红细胞数目、白细胞数目、不同类型白细胞的分类情况以及血小板的数目。
实际上，人类对血液细胞成分的定量研究时间并不长。直到19世纪中叶，医学家们才开始进行血液的定量研究。最早从事这项研究的是德国医学家维若德。维若德出生在巴登的一个小城镇，曾先后在海德堡、哥廷根、柏林和维也纳学习医学，毕业后按照父亲的希望开业行医。然而，他对医学研究兴趣更浓，不久他就决定放弃开业，并在图宾根大学争取到了一个理论医学副教授的职位。在获得新职位后，他以极大的热情投入了当时医学最热门的血液研究工作中。1851年，他研制出一个血球计数器，设计了一种测量单位容积中血细胞数目的方法。用这种方法，他测得自己的血液的红细胞数是每立方厘米501万个。不过他的这种方法相当费时，每做一次测定都得花上3个多小时。在维若德的血细胞计数方法发表后，一些医生又对这种方法进行了多次改进，其中影响最大的是德国医生托玛。1881年，托玛提出了一种新的血细胞计数方法，他设计了一个汲取红细胞的吸管和载玻片，载玻片中间是一平方厘米的计数区，它又被分成为400个小方块。将血液滴人计数区，然后放在显微镜下计数。这就是至今有时还在临床上应用的红细胞计数方法。他还设计了白细胞的计数方法。
当然，现在最常用的红细胞计数方法是电子计数器计数。最早的电子计数器诞生于1956年，现在医院里使用的电子计数器已经过了多次改进。
19世纪下半叶，随着复式显微镜制造技术的改进，医学家在血液细胞成分的研究方面取得了较多成果，例如对单位容积中的血细胞进行计数，对各种白细胞进行分类。这些成果极大地推动了疾病诊断学的进步。20世纪初，加拿大医生温特罗伯发明了血球容积计，使得对红细胞的形态学的实际观察成为可能，他还是着名的引临床血液学》前六版(1942～1968)的作者，加拿大和美国都将他视为20世纪血液学之父。