С конца третьего курса Петр неожиданно увлекся анатомией и отдался ей со всей страстью. Анатомия стала делом его жизни, его неизменной и верной спутницей. Впоследствии в медицинских кругах П.Ф. Лесгафта называли «поэтом анатомии», а его учителя, профессора В.Л. Грубера, «Пименом русской анатомической школы». Венцеслав Леопольдович Грубер приехал в Россию из Праги весной 1847 года по личному приглашению Н.И. Пирогова, увидевшего в нем опытного, добросовестного прозектора, владеющего прекрасной анатомической техникой. Чех по национальности, говоривший на смеси немецкого, русского и латинского языков, он был грозой и любимцем многих поколений студентов академии. Целиком посвятивший себя изучению анатомии, он все дни проводил в наполненном удушающими миазмами помещении — препаровочной, разбираясь в многочисленных аномалиях, в открытии и описании которых он не знал себе равных в Европе. В «Автобиографических записках» И.М. Сеченов вспоминал: «Знал он одну анатомию, считал ее одним из китов, на котором стоит вселенная… Чувство долга и чувство справедливости было развито в Грубере до непостижимой для нас… степени». У Грубера, как и у Пирогова, был нелегкий характер. Они (Пирогов и Грубер) повздорили из-за пустяка и были в ссоре восемь лет.
В годы своего учения Петр Лесгафт еще не мог видеть определенную научную ограниченность В.Л. Грубера, находившегося в плену формально-описательной анатомии, господствовавшей тогда повсеместно и представлявшей собой типичный образец «мертвой» науки, требовавшей только изучения и запоминания строения и взаимного расположения множества анатомических образований.
Позднее П.Ф. Лесгафт решительно порвал с описательной анатомией и нашел выход из тупика фактологии в установлении тесной взаимосвязи между строением и функцией органов. Он стал основоположником функционального направления в анатомии. А пока Петр с похвальным упорством и редким прилежанием постигает технику препарирования и зубрит латинские названия мышц, костей и суставов.
Сдать экзамены Венцеславу Груберу считалось трудным делом. Многие приходили к нему по 10–15 раз, и значительная часть студентов ежегодно оставалась на второй год. Чтобы облегчить сдачу экзаменов, студенты литографическим способом отпечатали своеобразную шпаргалку на 32 страницах, получившую название «груберка». Без ее заучивания ни один студент не рискнул бы явиться на экзамен. Еще была книга, наводившая страх на студентов и в шутку прозванная ими «житие всех мучеников груберистики». В нее Грубер вносил отметки о сдаче анатомических препаратов, характере ответов, числе переэкзаменовок, пропусках занятий и ставил оценку за устный ответ.
Летом 1860 года в академии была открыта новая кафедра практической анатомии под руководством В.Л. Грубера. Петр Лесгафт вскоре стал одним из самых ревностных посетителей препаровочной. Скальпель и пинцет в его руках постепенно приобретали груберовскую смелость и ловкость. Это не осталось незамеченным Грубером, который стал привлекать Лесгафта к серьезным работам в качестве своего помощника: поручал ему приготовление учебных препаратов, доверял ассистировать при бальзамировании.
Сам Венцеслав Грубер говорил, что он предполагал предоставить Лесгафту штатное место, «удостоверившись в его способности быть прозектором еще в течение 1859–1860 гг….». В 1860 году за умело выполненную работу по бальзамированию тела императрицы Александры Федоровны студент 5-го курса Петр Лесгафт получил вознаграждение в размере 300 рублей. Эти деньги пришлись кстати. Поступив в академию, Петр ушел из родного дома, снял комнату недалеко от зданий клиник и зарабатывал на жизнь лишь случайными уроками. Жесткая экономия была его спутником в течение всех лет учебы.
Наконец курс медицинских наук был успешно преодолен. 10 июня 1861 года конференция Медико-хирургической академии после испытания признала лекаря Лесгафта достойным звания уездного врача. 18 июня состоялся торжественный акт, во время которого молодому врачу был вручен диплом на латинском языке об окончании им академии с серебряной медалью.
По окончании Медико-хирургической академии Петр Лесгафт был оставлен при ней и работал у В.Л. Грубера на кафедре практической анатомии прозектором. В конце 1861 года он выдержал экзамен на степень доктора медицины и хирургии. С этого же года Лесгафт стал преподавать анатомию и хирургию слушателям военно-фельдшерской школы. Одновременно он руководил практическими занятиями студентов второго курса и занимался с группой женщин-вольнослушательниц.
В марте 1863 года Петр Лесгафт получает должность сверхштатного ординатора в главном военно-сухопутном госпитале в клинике профессора А.А. Китера и одновременно читает лекции по анатомии студентам 5-го курса Медико-хирургической академии. 29 мая 1865 года П Ф. Лесгафт блестяще защитил диссертацию на степень доктора медицины. «Диссертация его есть одна из лучших, которые когда-либо появлялись в Медико-хирургической академии», — писал Грубер. — Она основывается на огромном числе исследований и составлена с большой точностью и любовью к научной истине».
Через три года появляется статья Лесгафта «Колотомия в левой поясничной области с анатомической точки зрения». Его высокая анатомическая техника, несомненные преподавательские способности и появившиеся в печати первые научные труды обратили на себя внимание руководителей медицинского факультета Киевского университета, и он был приглашен туда на кафедру анатомии. К этому же времени был объявлен конкурс на должность заведующего кафедрой физиологической анатомии в Казанском университете. П Ф. Лесгафт направляет туда требуемые документы, и 11 сентября 1868 года девятью голосами против одного совет университета избирает его экстраординарным профессором.
В Казанском университете профессор Лесгафт совершает неординарный поступок. Для помощи в приготовлении учебных препаратов и проведении практических занятий он вначале привлекал студентов старших курсов, но в сентябре 1870 года он добился официального прикрепления к кафедре ученицы повивального класса Евгении Мужсковой. Так, впервые в России женщина надела прозекторский фартук и встала рядом с мужчинами. Петру Францевичу принадлежит идея создания антропологического музея, который благодаря его стараниям стал быстро пополняться ценными экспонатами. Три года, проведенных Петром Францевичем в Казанском университете, оставили заметный след. «Один из самых ярких анатомов, каких производил свет» — так написала о нем в декабре 1870 года казанская газета «Неделя».
«Дело Лесгафта», вызвавшее большое волнение научной общественности России, совпало по времени с событиями, смертельно напугавшими царское правительство: в сентябре 1870 года во Франции началась революция, приведшая к падению империи и созданию республики. Началось оно на уже подготовленной почве неприязни к попечителю П.Д. Шестакову. Толчком же послужили экзамены, которые вместо профессора Лесгафта принял профессор патологической анатомии А.К. Петров. При разборе дела в совете университета выяснилось, что экзамены были проведены с нарушением требований, без препарирования трупа. Возмущенный этим обстоятельством, Петр Францевич написал письмо в газету, в которой вышла сенсационная статья «Что творится в Казанском университете». Так был вынесен сор из университетской избы на двор всей России. Скомпрометированный П.Д. Шестаков добился у царя увольнения профессора Лесгафта без права преподавания.
Остро переживая вынужденный отрыв от научно-практической и преподавательской работы, Петр Францевич с неофициального разрешения Петербургского градоначальника П.А. Грессера открыл у себя на квартире бесплатное чтение лекций по анатомии, знаменитые «курсы Лесгафта», которые на протяжении всех последующих тридцати с лишним лет привлекали к себе сотни молодых умов.
К этому времени относится начало работы П.Ф. Лесгафта над теорией и практикой физического образования. Пожалуй, впервые он серьезно заинтересовался этими вопросами в 1872 году, когда поступил врачом-консультантом в частное врачебно-гимнастическое заведение доктора А.Г. Берглинда. Заведение это было одним из немногих, где на гимнастику смотрели как на отрасль врачебной науки и для правильного ее проведения считали необходимым знание анатомии и физиологии человека.