Dopo aver studiato alla King's School di Canterbury, dove ricevette un'approfondita educazione umanistica, entrò al Gonville and Caius College di Cambridge. Nel 1600 si trasferì all'Università di Padova, ove ebbe fra i suoi maestri Girolamo Fabrici d'Acquapendente Dopo la laurea in medicina (1602) rientrò in patria ed iniziò ad esercitare la professione. Nel 1604 sposò Elizabeth Browne, figlia del medico personale di Elisabetta I e Giacomo I. Fu eletto membro del Collegio dei medici di Londra (1607) e lavorò presso il St. Bartholomew's Hospital (1609). Nel 1618 venne ammesso a corte, diventando medico e amico di Carlo I. Nel 1628 pubblicò la Exercitatio anatomica de motu cordis et sanguinis in animalibus, in cui espose le sue scoperte sulla circolazione del sangue. Durante la guerra civile rimase fedele al re, decapitato nel 1649. Nello stesso anno pubblicò la Exercitatio anatomica de circulatione sanguinis, in risposta alla critiche rivolte alla sua teoria. Del 1651, infine, le Exercitationes de generatione animalium, che esercitarono una grande influenza sulle teorie della generazione opposte alla tradizione aristotelico-galenica.