S. var lärjunge till Johannes Müller och utvecklade en experimentell fysiologi med kvantitativ inriktning. Han är särskilt berömd för teorin att alla organismers vävnader är uppbyggda av på olika sätt förändrade celler, vilken han redovisade i boken Mikroskopische Untersuchungen (1839). Med tiden blev hans religiösa intressen alltmer dominerande.