Первый заведующий кафедрой – профессор Сергиевский Михаил Васильевич (1898-1982), член-корр АМН СССР (1950). Основные направления исследований :регуляция кровообращения и дыхания, физиология ЦНС и труда. Под его руководством защищены 15 докторских и 60 кандидатских диссертаций. С 1936 по 1973 гг заведовал кафедрой нормальной физиологии Куйбышевского (Самарского) мединститута.

С 1933 г. кафедру возглавлял Парин Василий Васильевич (1903-1971). С 1934 г. он одновременно стал проректором по науке, а с 1940 директором (ректором) института. Он автор 330 научных работ по физиологии кровообращения и регуляции легочного кровообращения. Им открыт рефлекс, названный впоследствии его именем. 1942-1945 зам наркома здравоохранения СССР, один из учредителей АМН СССР и первый академик-секретарь (1944-1947), директор института нормальной и патологической физиологии (1960), института медико-биологических проблем (1965).

После переезда В.В. Парина в  Москву в 1940 году до 1942 года кафедру возглавляла Нина Григорьевна Кроль (1911-1983).  Затем около года заведующим кафедрой был Федор Андреевич Андреев (1879-1952). Его сменил профессор Юлий Михайлович Уфлянд (1897-1977), возглавлявший кафедру до 1944г.

В 1945г. на должность заведующего избирается Николай Константинович Верещагин (1893-1962). Он занимался физиологией труда. С 1962 по 1963 г. кафедру возглавлял доцент  Лев Алексеевич Подсосов.

С 1963 на должность заведующего был избран профессор  Ратмир Сергеевич Орлов (1930). Основные направления его исследований: физиология гладкой и сердечной мышцы. Он автор более 250 работ в том числе монографий «Физиология гладкой мускулатуры» , «Регуляторные механизмы клеток гладкой мускулатуры и миокарда». Участник многих международных конгрессов, он в 1967-68 гг. работал в качестве приглашенного профессора-исследователя Мельбурнского университета. В 1971 проф. Р.С.Орлов избирается на должность заведующего кафедрой нормальной физиологии Ленинградского санитарно-гигиенического института, а  затем становится ректором этого института. С 1971 по 1973 кафедру возглавляла доцент Вера Ивановна Дедловская (1927).

С 1973 по 1981 кафедру возглавлял доцент Плеханов Игорь Павлович (1928-1982), котрый продолжал исследования проф. Орлова по физиологии гладкой мышцы. В 1982 г. заведующим кафедрой стал проф. Азин Александр Леонидович (1948). Сферой его научных интересов оставалась физиология гладкой мышцы. Так докторская диссертация была посвящена роли кислорода и двуокиси углерода в поддержании тонуса артерий головного мозга. Начало работы Александра Леонидовича совпало с переходом преподавания физиологии на новую программу, предусматривающую увеличение числа лекционных часов и практических занятий. Активно функционировал студенческий научный кружок, из которого коллектив пополнялся молодыми сотрудниками. В период 1992-1994 гг. заведование кафедрой осуществлял Климин Владимир Григорьевич (1961). Если кандидатская работа была посвящена регуляции гладких мышц сосудов, то в своей докторской он сконцентрировался на гемопоэзе. В период 1994 -2003 гг. кафедрой заведовал профессор Юшков Борис Германович (1947), член корр РАН с 2017 г. Тема докторской диссертации « Механизмы повреждения и компенсации системы гемопоэза в условиях воздействия на организм экстремальных факторов». Он автор более 250 работ, 8 монографий, участник  большого количества между народных и всероссийских съездов, симпозиумов и конференций. В период 2004-2011 кафедру возглавлял д.б.н., проф. Баньков В.И. (1942) научные интересы которого были сфокусированы на оценке влияния магнитных полей на организм и использования биомагнитных свойств тканей для диагностики состояния работы организма.

В период с 2012 г. по 2021 г. кафедру возглавлял проф. Цывьян Павел Борисович. Сфера его научных интересов – возрастная физиология, оценка работы сердечно-сосудистой системы плода и новорожденного, механизмы внутриутробного программирования заболеваний. Он автор более 200 научных работ, неоднократно участвовал в выполнении международных и российских научных грантов. С 2021 г. кафедру возглавляет к.м.н., доцент Маклакова Ирина Юрьевна.