Особенно важные результаты получены И. М. Сеченовым при изучении роли эритроцитов в переносе и обмене углекислоты. Им впервые было показано, что углекислота находится в эритроцитах не только в состоянии физического растворения, и в виде бикарбоната, но_и в стоянии нестойкого химического соединения с гемоглобином. На основании И. М. Сеченов пришел к выводу что эритроциты являются переносчиками кислорода от легких к тканям и углекислоты — от тканей к легким.

Огромное значение для развития отечественной нейрофизиологии имели также работы И. М. Сеченова «Физиология нервной системы» (1866) и особенно «Физиология нервных центров» (1891), в которых были обобщены и критически проанализированы как результаты собственных экспериментов, так и данные других исследований. Развиваемая в них идея о том, что регуляторная деятельность нервной системы осуществляется рефлекторно, надолго сделалась ведущей во всех исследованиях по физиологии центральной нервной системы.

И.М.Сеченов является одним из основоположников отечественной электрофизиологии. Его монография «О животном электричестве» (1862) была первой работой по электрофизиологии в России. Она привлекала к себе большое внимание и способствовала появлению у физиологов интереса к электрическим явлениям в живых тканях и электрофизиологическим методам исследования. Большое значение для развития отечественной электрофизиологии имели развиваемые в ней представления о природе процесса возбуждения. На основании ряда фактов, И. М. Сеченов приходит к выводу, что процесс возбуждения как в нерве, так и мышце, по своей природе является электрическим и, что при его изучении единственно правильным направлением является физико-химическое, молекулярное направление. В 1881 —1882 гг. И. М. Сеченов опубликовал результаты своих собственных исследований электрических явлений в спинном и продолговатом мозге лягушки. Им впервые детально изучена фоновая электрическая активность продолговатого мозга и ее изменения под влиянием раздражений. Характер этих изменений очень сходен с известной в настоящее время реакцией десинхронизации. И. М. Сеченов считал, что основной причиной угнетения фоновой активности чувствительными разражениями является развитие в продолговатом мозге процесса торможения.

И.М. Сеченов вооружил отечественную физиологию правильной методологией. Основным принципом Сеченова был последовательный материализм, стойкое убеждение, что в основе всех физиологических явлений лежат материальные физико-химические процессы. Второй принцип научной методологии И.М. Сеченова состоял в том, что изучение всех физиологических явлений должно осуществляться методом эксперимента. Электрофизиологические работы И. М. Сеченова способствовали распространению электрофизиологического метода для изучения физиологии нервов, мышц и нервных центров.

«Честь создания настоящей большой русской физиологической школы и честь создания направления, определяющего в значительной степени развитие мировой физиологии, принадлежит Ивану Михайловичу Сеченову», писал выдающийся советский физиолог, академик Леон Абгарович Орбели.