Навчальні установи анатомічного театру засновано одночасно зі створенням медичного факультету університету 1841. Спочатку кафедра нормальної анатомії містилась у різних найманих будівлях міста, зокрема, на першому поверсі південно-західної частини головного корпусу на вул. Володимирській, 60. Ініціатива спорудження нового, спеціально призначеного для кафедри анатомії комплексу, належала проф. О. Вальтеру, який був науковим консультантом зведення, виїздив 1852 до Москви, Санкт-Петербурга, Гельсінгфорса і Дерпта для вивчення подібних споруд. Урочисте відкриття відбулося 25 жовтня 1853. Комплекс складався з шести одноповерхових флігелів: два найбільші стояли на розі сучасних вулиць Пирогова та М. Коцюбинського, в глибині подвір'я розташовувалися ще чотири цегляні будівлі (не збереглися). Ділянка, обнесена високою цегляною огорожею із брамами (розібрана в радянський час), мала пл. 2730 кв. сажнів, на ній був висаджений сад. Зберігся головний корпус — одна з найкращих на той час спеціалізованих споруд, що одержала назву «палац науки». Центральний аттик над входом увінчував двоголовий орел і напис російською мовою: «Анатомічний театр. 1853 рік».
Підвал (п'ять відділень, розділених загальним коридором) призначався для дров'яного складу; двома великими печами в коридорі опалювали середню частину будинку. В одному з відділень зберігали посуд лабораторій, спирт та інші матеріали кафедри патологічної анатомії. На першому поверсі центральну частину займали вестибюль та анатомічна аудиторія, на другому поверсі у трьох залах містився анатомічний музей. Центральна зала музею поділялася балконом на два яруси. В одноповерховому східному крилі було 13 кімнат різної величини, аудиторія для читання лекцій з патологічної ана-томії й аудиторія для мікроскопічних демонстрацій, обладнана 1861 проф.- патологоанатомом Ю. Мацоном і проф. нормальної анатомії О. Вальтером на зразок аудиторій Р. Вірхова у Вюрцбурзі й Берліні. У західному одноповерховому крилі містилася секційна зала з двобічним освітленням, розділена дванадцятьма чотирикутними колонами, з'єднаними арками, на три поздовжні частини. Торець крила з окремим входом займали приміщення для відспівування померлих і зберігання препаратів.
Будинок забезпечено водопостачанням та електричним освітленням (з 1893), в робочих приміщеннях влаштовано асфальтові підлоги. Трупи зберігали на подвір'ї, в коморах-льодовнях, у теплу пору року їх бальзамували.
У радянський час імперський герб у вигляді чавунного двоголового орла демонтовано і передано до Всеукраїнського історичного музею ім. Т. Шевченка. 1928 фасади пофарбовано у жовтий і білий кольори. На місці східного флігеля 1938 зведено крило багатоквартирного будинку (вул. Пирогова, 2), у повоєнний період на розі з вул. М. Коцюбинського — будинок районної поліклініки.
Головний корпус анатомічного театру весь час використовувався кафедрами і бібліотекою медичного інституту. 1973 у ньому засновано Музей медицини. У листопаді 1982 після проведення реставраційно-оздоблювальних робіт тут відкрито Центральний музей медицини Української РСР, авторів і проектувальників якого відзначено 1983 Дер-жавною премією УРСР.
Будинок двоповерховий у середній частині, з одноповерховими бічними крилами і склепінчастими підвалами під усією будівлею, цегляний, тинькований, пофарбований у жовтий і білий кольори, з ризалітом незначного виносу по центру чолового фасаду і півкруглим виступом на дворовому фасаді на всю висоту об'єму, у плані наближений до прямокутника. У східному крилі приміщення розташовані обабіч коридора, у західному — планування анфіладне. Перекриття пласкі, у вестибюлі — склепінчасті. Покрівля скатна, бляшана. Оформлений у стилі пізній класицизм . Перший поверх по периметру фасадів і наріжні лопатки другого поверху рустовані. Віконні прорізи першого поверху прямокутні, другого
— півциркульні, облямовані профільованими лиштвами з горизонтальними сандриками над ними. Двоповерховий об'єм увінчує карниз на невеликих кронштейнах.
Вестибуль (парадний вхід з боку вул. Б. Хмельницького) оформлено чотирма чотиригранними пілонами, з'єднаними арками та склепіннями. Двоє симетрично розміщених тримаршових чавунних сходів ведуть на верхній поверх, де містився анатомічний музей. Первісне розпланування будинку в цілому збереглося. В ньому на другому поверсі розміщено три виставкові зали, в яких представлено діорами, інтер'єри різночасових лікувальних закладів і кабінетів відомих вчених-медиків. Будинок — зразок архітектури доби пізнього класицизму навчального призначення.
В аркові отвори головного вестибюля із спеціальною підсвіткою, що підкреслювала їх основну змістову і декоративну роль в оформленні інтер'єра, 1982 було встановлено вітражі худ. І. Толкачова (техніка свинцевого паяння, розпис на склі). Під час реконструкції музею вітражі перенесено до виставкової зали і вмонтовано у віконні прорізи. При цьому вони втратили верхню півкруглу частину.
Вітраж складається з трьох композицій (бічні — пл. 5,4 кв. м, центральна — 10 кв. м) на теми античної міфології. В центрі зображено постать давньогрецького бога медицини Асклепія, який тримає в руках оповиту змією палицю, що символізує медицину. Навколо у круглих медальйонах — атрибути й символи різних історичних епох. Серед них — палаюча свічка і напис латинською мовою: «Сяючи іншим, згораю сам». На бічних частинах вітража представлено постаті міфічних дочок Асклепія — Гігією, яка вважалася покровителькою здоров'я, уособлювала медичну профілактику і чистоту, та Панакею — богиню лікування. Її постать оточено медальйонами з зображеннями сцен лікування хворих. Вітраж виконано у світлій біло-синьо-вохристій гамі, з великими площинами чистого скла.
Фронтальна композиція, геральдичні елементи, підкреслена графічність стилістичного вирішення надають твору монументальності й тектонічності.
В середній залі музею експонували колекцію нормальної анатомії (11530 одиниць), яку складали три збірки: з м. Вільно, О. Вальтера і В. Беца. Музейна колекція розвитку кісток (881 одиниця) була єдиною в Європі. У східній залі експонували препарати порівняльної анатомії, у західній — препарати патологічної анатомії (1238 одиниць).
1862 у цьому будинку проходив Другий з'їзд природодослідників.
У головній будівлі містилися кафедри нормальної анатомії, патологічної анатомії, загальної патології та судової медицини; у північно-західній будівлі — кафедри (з аудиторією) гістології (нормальної та патологічної) і загальної патології та спільна аудиторія (будинок не зберігся).
Кафедру нормальної анатомії створено 1841. Первісна назва - кафедра фізіологічної анатомії з мікрографією. 1923 її переведено на сучасну вул. Мечникова, 5. Першим завідувачем кафедри був проф. М. Козлов (працював у головному корпусі університету; див. ст. 527.5). Наступними завідувачами, які працювали в цьому будинку, були відомі лікарі та вчені68 — Вальтер Олександр Петрович (1817—89) — анатом, хірург, учений, медичний інспектор цивільних лікарень у Варшаві (з 1874). В Універ-ситеті св. Володимира працював з 1843 - ад'юнкт кафедри фізіологічної анатомії з мікрографією та її завідувач з 1844, позаштатний професор кафедри (1869—72), завідувач хірургічної госпітальної клініки (1871—74). Ініціатор спорудження окремого будинку для анатомічного театру — одного з найкращих у світі на той час. Засновник і видавець щотижневої газети «Современная медицина» (1860—81) — першого науково-медичного публіцистичного видання у Києві. Одночасно — ординатор-хірург Кирилівської лікарні (1848—61). Учні — В. Бец, Ф. Ергардт та ін.
Зібрав колекції воскових препаратів зародків та черепів різного походження, які демонструвалися в анатомічному театрі, виготовив досконалі препарати периферичних нервів людини, які й тепер зберігаються у музеї кафедри анатомії медичного університету. Наукові праці присвячено анатомо-фізіологічним аспектам; відкрив судиннозвужуючу дію симпатичних нервів. Автор підручників з анатомії (1852, 1870— 72).
1868— 90 — Бец Володимир Олексійович (1834—94) — анатом, гістолог, основоположник сучасного вчення про клітинну будову кори головного мозку. Закінчив медичний факультет Київського університету 1860 (учень О. Вальтера). Помічник прозектора анатомії з 1860 (1861—62 перебував у закордонному науковому відрядженні), прозектор з 1863 і професор кафедри з 1868. За виготовлення анатомічних препаратів людського мозку відзначений великою срібною медаллю Всеросійської мануфактурної виставки у Санкт-Петербурзі (1870) і срібною «Медаллю великих успіхів» Всесвітньої виставки у Відні (1873). Чл.-кор. Паризького антропологічного товариства (з 1879), член !мператорського товариства любителів природознавства, антропології й етнографії (з 1873), уповноважений член Лейпцизького етнографічного музею, почесний член Одеського товариства лікарів та ін. Брав участь у з'їзді російських природознавців у Санкт-Петербурзі (грудень 1867 — січень 1868), Антропологічній виставці в Москві (травень 1879), V Археологічному з'їзді у Тифлісі (вересень 1881), VII з'їзді природознавців і лікарів (серпень—вересень 1883).
Разом з істориком, професором університету В. Антоновичем видав 1883 1-й випуск книжки історичні діячі Південно-Західної Росії в біографіях і портретах» на основі колекції В. Тарновського. Видання було сприйняте в офіційних колах як вияв протесту проти російського уряду. 1890 відмовився балотуватися на посаду завідувача кафедри анатомії через загострення протистояння між групою прогресивних професорів, до якої належав, і реакційно налаштованими викладачами. Залишивши навчальний заклад, працював консультантом Кирилівської психіатричної лікарні в Києві, лікарем-консультантом Південно-Західної залізниці.
Розробив оригінальну методику виготовлення зрізів мозку крізь усю півкулю й отримання мікроскопічних препаратів. Зібрав унікальну колекцію препаратів головного і спинного мозку людей і головного мозку тварин, яка включала бл. 8 тис. зразків. У Відні вченому пропонували продати колекцію Дрезденській АН і видати за її рахунок атлас малюнків з препаратів, але він відмовився від пропозиції, 1891 подарував колекцію кафедрі анатомії (тепер вона зберігається в анатомічному музеї Національного медичного університету ім. О. Богомольця).
Наукові праці присвячено анатомії мозку, кісткової системи, питанням гістології, фотохімії тощо. Основоположник учення про цитоархітектоніку та мієлоархітектоніку головного мозку. 1874 описав великі пірамідальні нервові клітини кори головного мозку, які отримали в науці назву велетенських пірамідальних клітин Беца. Дослідження вченого в галузі центральної нервової системи мали велике значення для розвитку неврології та психіатрії.
1890— 1902 — Тихомиров Михайло Андрійович (1848—1902) — анатом, декан медичного факультету у 
1902. Вивчав проблеми еволюційної морфології. Монографія вченого «Варіанти артерій і вен людського тіла у зв'язку з морфологією кровоносної судинної системи» не мала рівних у світовій анатомічній літературі, була перекладена багатьма мовами і не втратила свого значення до наших днів. Виготовив велику кількість анатомічних препаратів, які зберігаються в музеї кафедри анатомії медичного університету.
1903—17 — Стефаніс Франц Адольфович (1865—1917) — анатом, лімфолог. Закінчив медичний факультет 1893 (учень М. Тихомирова), працював на кафедрі до кінця життя. Організував навчальний музей кафедри, склав перелік експонатів і описав фундамен-тальний анатомічний музей (1899). Досліджував питання лімфології, розробив новий напрям у вивченні лімфатичного русла внутрішніх органів. Першим у Російській державі почав досліджувати лімфатичні судини, створив нову класифікацію. Запропонував масу для ін'єкцій лімфатичних судин (маса Стефаніса) і сконструював оригінальний апарат для таких ін'єкцій. Виготовив неперевершені анатомічні препарати (центральної і периферичної нервової системи, кровоносної системи і внутрішніх органів).
1917—22 — Старков Арсеній Вікторович (1874—1927) — анатом, акад. УАН (з 1921), голова лабораторії для дослідження нервової системи при Фізико- математичному відділі ВУАН (з 1921).
1922 емігрував, позаштатний акад. ВУАН. Автор низки топографо-ана- томічних праць.
1922— 23 — Цешковський Федір Олександрович (1879—1924) — анатом. Розробляв питання судинної анатомії й варіанти розвитку органів. Очолював кафедру до 1924, яка за нього переїхала в інше приміщення.
Кафедру патологічної анатомії засновано 1845. Первісна назва
— кафедра фізіології хворої людини з патологічною анатомією. Перший завідувач — проф. М. Козлов. Містилась у головному корпусі університету, з 1853 — у цьому будинку. 1888 переміщена в медичні корпуси університету на сучасному бульв. Т. Шевченка, 17 (див. ст. 527.7). Завідувачами кафедри під час її перебування в анатомічно-му театрі були відомі лікарі та вчені.
1853— 74 — Мацон Юлій-Фердінанд (Юлій !ванович; 1817—85) — патологоанатом і терапевт, організатор і перший директор Олександрівської міської лікарні (1874—85), Київської міської санітарної комісії (1871—75).
Ад'юнкт кафедри окремої терапії з 1852, завідувач госпітальної терапевтичної клініки у 1865—66, декан медичного факультету у 1868—69, голова Товариства київських лікарів у 1872—81. Поклав початок клініко-анатомічному напряму в патологічній анатомії. Вивчав захворювання печінки і нирок, проблеми запалення, клінічної діагностики. 1854 вперше в університетах України застосував мікроскоп. 1860 сформулював гіпотезу про морфологічну сутність запалення і визначення «круп», 1869 відкрив зірчасті клітини печінки.
88 — Мінх Григорій Миколайович (1835—96) — патологоанатом і епідеміолог, голова Товариства київських лікарів у 1882—86. Завідував кафедрою до 1895, останні роки працював у медичних корпусах університету на сучасному бульв. Т. Шевченка, 15. Брав участь в експедиціях з вивчення епідемії чуми у Росії, Персії, на Кавказі (1879—80), здійснив дослідження стосовно патології, етиології і поширення прокази на півдні Російської імперії й у Туркестані (1880—85), Єгипті та Палестині (1890). Ризикуючи життям, вводив собі кров хворих зворотним тифом, щоб довести її інфікованість. Першим серед патологоанатомів вивчав морфологію крові.