Создание научных основ гирудотерапии стало возможным после появления работ J. B. Haycraft, выделившего в 1884 году экстракт из пиявок, оказывавший антикоагулянтное действие. «Известно, – писал J. B. Haycraft, – что после пиявок трудно унять кровотечение; известно, что кровь в желудке пиявки не свертывается и не теряет своей текучести, если убить животное. Эти два обстоятельства навели меня на мысль, что, может быть, пиявка сецернирует фермент, являющийся антагонистом тромбирующих элементов крови» (цит. по: Исаханян Г. С., 1991). Работами J. B. Haycraft в истории гирудотерапии был начат период формирования представлений о пиявке как об источнике биологически активных веществ, содержащихся в секрете ее слюны.

В 1903 году F. Franz выделил из пиявок антикоагулирующее вещество, получившее название «гирудин». В последующих работах различных исследователей гирудин был определен как высокоспецифический ингибитор тромбина и выделен в чистом виде. Была определена его структура и пространственное строение. В 1941 году G. K. Hirst обнаружил у пиявок наличие наряду с гирудином гиалуронидазы, которую и до настоящего времени в основном рассматривают лишь как «фактор проникновения». Длительное время считали, что действие пиявки на организм сводится к противотромботическому действию гирудина, но в 1971 году H. Fritz и соавторы выделили из медицинской пиявки и охарактеризовали комплекс биологически активных веществ, получивших название «бделлинов» и «эглинов». А в 1985 году И. П. Баскова и Г. И. Никонов обнаружили фермент, названный ими «дестабилаза». В 1990-х годах в секрете слюнных желез медицинской пиявки был открыт еще ряд биологически активных веществ. В настоящее время в некоторых научных центрах продолжаются исследования по выяснению структуры и механизмов действия биологически активных веществ секрета слюны медицинской пиявки Hirudo medicinalis.

В 50–60-х годах XX века был выполнен ряд работ по изучению эффективности гирудотерапии в клинической практике.

Затем появление новых групп лекарственных препаратов, активное влияние на медицинские исследования крупных фармацевтических компаний привели к резкому уменьшению числа научных исследований в этой области. Однако со временем стала ясна недостаточность фармакотерапии, имевшей к тому же большое число побочных эффектов. Это заставило вновь вернуться к применению и активному исследованию пиявок.