L'attività di ricerca del Baglivi iniziò assai presto: risalgono al 1685 i suoi primi esperimenti di infusione di varie sostanze nelle vene giugulari dei cani. Dal 1689 al 1691 sezionò vari animali, studiando le funzioni della "dura madre" e indagando altresì gli effetti e la tossicità di varie droghe.