Nello stesso periodo, Bianchi riuscì a conseguire importanti risultati in ambito medico. Studiò, infatti, le funzionalità delle diverse aree della corteccia cerebrale, dei centri motori, le degenerazioni cerebrali e del midollo spinale. Il suo principale contributo in ambito medico fu proprio legato allo studio delle funzioni cerebrali corticali, in particolare quelle legate ai lobi temporali e, soprattutto, ai lobi frontali in cui, secondo Bianchi, convergevano, si integravano e si coordinavano i prodotti dell'elaborazione delle aree sensoriali e motorie della corteccia cerebrale dagli impulsi provenienti dal sistema nervoso periferico, nonché, dall'analisi dei mutilati di guerra privi di tali lobi e risultati incapaci di sforzi mentali e di risolvere i più elementari problemi, dedusse che essi erano anche la sede delle funzioni intellettive e affettive superiori. Bianchi, inoltre, fu il primo a diagnosticare la sindrome parietale, individuandone una nuova forma clinica ("sindrome del Bianchi"). Darà infine notevoli contributi anche in altri capitoli della neurologia, come la sordità verbale, la demenza afasica, l'epilessia e il delirio.