Žíly
Nejstarší známé spisy o oběhovém systému se nacházejí v Ebersově papyru (16. stol. př. n. l.), staroegyptském lékařském papyru obsahujícím více než 700 předpisů a léků, a to jak fyzikálních, tak duchovních. V papyru se uznává spojení srdce s tepnami. Egypťané se domnívali, že vzduch přichází ústy do plic a srdce. Ze srdce putoval vzduch tepnami do všech údů. Přestože je toto pojetí oběhového systému správné jen částečně, představuje jeden z prvních popisů vědeckého myšlení.
V 6. století př. n. l. znal poznatky o cirkulaci životně důležitých tekutin v těle ajurvédský lékař Sušruta ve staré Indii. Zdá se, že měl také znalosti o tepnách, které Dwivedi popisuje jako „kanály“ & Dwivedi (2007). Srdeční chlopně objevil lékař Hippokratovy školy kolem 4. století před naším letopočtem. Jejich funkce však tehdy nebyla správně pochopena. Protože se krev po smrti hromadí v žilách, tepny vypadají prázdné. Starověcí anatomové předpokládali, že jsou naplněny vzduchem a že slouží k transportu vzduchu.
Řecký lékař Hérofilus rozlišoval žíly od tepen, ale domníval se, že puls je vlastností samotných tepen. Řecký anatom Erasistratos vypozoroval, že tepny, které byly za života přeříznuty, krvácejí. Tuto skutečnost přičítal jevu, že vzduch unikající z tepny je nahrazen krví, která se dostala velmi malými cévami mezi žíly a tepny. Zřejmě tedy postuloval kapiláry, ale s obráceným tokem krve.
Řecký lékař Galén ve 2. století n. l. v Římě věděl, že krevní cévy přenášejí krev, a rozlišoval žilní (tmavě červenou) a tepennou (světlejší a řidší) krev, z nichž každá má odlišné a samostatné funkce. Růst a energie pocházely z žilní krve vytvořené v játrech z chilu, zatímco tepenná krev dodávala vitalitu tím, že obsahovala pneuma (vzduch) a vznikala v srdci. Krev proudila z obou tvořivých orgánů do všech částí těla, kde se spotřebovávala, a do srdce ani do jater se nevracela. Srdce krev nepřečerpávalo, pohyb srdce nasával krev během diastoly a krev se pohybovala pulzací samotných tepen.
Galen se domníval, že tepenná krev vzniká tak, že žilní krev přechází z levé komory do pravé tím, že prochází „póry“ v mezisíňové přepážce, vzduch přechází z plic přes plicní tepnu do levé části srdce. Při tvorbě arteriální krve se vytvářely „saze“, které se plicní tepnou dostávaly rovněž do plic k vydechnutí.
V roce 1025 perský lékař Avicenna v Kánonu medicíny „chybně přijal řeckou představu o existenci otvoru v komorové přepážce, kterým krev putovala mezi komorami“. Avicenna také upřesnil Galénovu chybnou teorii pulsu a zároveň podal první správné vysvětlení pulsace: „Každý tep se skládá ze dvou pohybů a dvou pauz. Tedy expanze : pauza : kontrakce : pauza. Puls je pohyb v srdci a tepnách …, který má podobu střídavého rozpínání a stahování.“
V roce 1242 se arabský lékař Ibn al-Nafis stal prvním člověkem, který přesně popsal proces plicního oběhu, pro což byl označen za arabského otce krevního oběhu. Ibn al-Nafis ve svém komentáři k anatomii v Avicennově kánonu uvedl:
„…krev z pravé komory srdce musí dorazit do levé komory, ale neexistuje mezi nimi přímá cesta. Tlustá přepážka srdce není perforovaná a nemá viditelné póry, jak se někteří lidé domnívali, ani neviditelné póry, jak se domníval Galén. Krev z pravé komory musí proudit vena arteriosa (plicní tepnou) do plic, šířit se jejími látkami, tam se smísit se vzduchem, projít arteria venosa (plicní žílou), aby se dostala do levé komory srdce a tam vytvořila vitální ducha…“
Ibn al-Nafis navíc nahlédl do toho, co se později stalo širší teorií kapilárního oběhu. Uvedl, že „mezi plicní tepnou a žílou musí být malé komunikace nebo póry (arabsky manafidh)“, což je předpověď, která předcházela objevu kapilárního systému o více než 400 let. Ibn al-Nafisova teorie se však omezovala na průchod krve v plicích a nevztahovala se na celé tělo.
Michael Servetus byl prvním Evropanem, který popsal funkci plicního oběhu, ačkoli jeho úspěch nebyl v té době široce uznáván, a to z několika důvodů. Poprvé ji popsal v „Pařížském rukopise“ (poblíž roku 1546), ale toto dílo nebylo nikdy publikováno. A později tento popis zveřejnil, ale v teologickém traktátu Christianismi Restitutio, nikoli v knize o medicíně. Zachovaly se pouze tři výtisky knihy, ale ty zůstaly po desetiletí ukryty, ostatní byly krátce po vydání v roce 1553 spáleny kvůli pronásledování Serveta náboženskými úřady.
Nejznámější objev plicního oběhu učinil Vesaliův nástupce v Padově Realdo Colombo v roce 1559.
Nakonec William Harvey, žák Hieronyma Fabricia (který již dříve popsal chlopně žil, aniž by rozpoznal jejich funkci), provedl řadu pokusů a v roce 1628 publikoval knihu Exercitatio Anatomica de Motu Cordis et Sanguinis in Animalibus, která „prokázala, že musí existovat přímé spojení mezi žilním a tepenným systémem v celém těle, a nikoli pouze v plicích. A co je nejdůležitější, tvrdil, že tlukot srdce způsobuje nepřetržitý oběh krve prostřednictvím drobných spojení na končetinách těla. To je koncepční skok, který byl zcela odlišný od Ibn al-Nafisova upřesnění anatomie a proudění krve v srdci a plicích.“ Toto dílo svým v podstatě správným výkladem pomalu přesvědčilo lékařský svět. Harvey však nebyl schopen identifikovat kapilární systém spojující tepny a žíly; ty později objevil Marcello Malpighi v roce 1661.
V roce 1956 získali André Frédéric Cournand, Werner Forssmann a Dickinson W. Richards Nobelovu cenu za medicínu „za objevy týkající se katetrizace srdce a patologických změn v oběhovém systému.“ Forssmann ve své nobelovské přednášce připisuje Harveymu zásluhu na zrodu kardiologie díky vydání jeho knihy v roce 1628.
V 70. letech 20. století vyvinula Diana McSherryová počítačové systémy pro vytváření snímků oběhového systému a srdce bez nutnosti chirurgického zákroku.