Eclettica e indubbiamente cospicua fu la ricerca di Augusto Murri in ambito scientifico, in campi come l'istologia, l'anatomia patologica e la microbiologia. Egli diede infatti il nome alla legge della fisiopatologia cardiaca, formulata nel 1887, la quale afferma che, durante la diastole, la pienezza della cavità del cuore fornisce uno stimolo alla sistole. Elaborò poi una teoria della febbre, superando visioni come quella umorale degli Ippocratici o altre che facevano derivare la temperatura febbrile da alterazioni del sistema nervoso. Egli si accostò invece al concetto più attuale che sostiene la molteplicità delle febbri come condizione conseguente a disfunzioni del ricambio durante il decorso di malattie infettive. Si dedicò inoltre alla diagnosi precoce dei malati di tubercolosi, individuò l'emoglobinuria parossistica, mise alla luce diversi aspetti dell'organoterapia, della patologia del ricambio e dell'insufficienza ghiandolare. È opportuno accordare al Murri un prezioso contributo in campo neurologico: studiò infatti le affezioni luetiche del cervello, dei tumori del cervelletto e delle sclerosi cerebrospinali. Fu infine valente redattore di perizie medico-legali. Vissuto nel tempo in cui dominavano due dottrine opposte - la patologia cellulare di Virchow e la teoria dei batteri di Pasteur -, egli seppe porsi come mediatore tra queste tesi antagoniste, evidenziando la necessità di fare ricorso ad entrambe per far luce sul fenomeno della malattia. Condannò sempre la diffusa tendenza a confondere "causa morbi" ed "ens morbi", sottolineando come il medico dovesse passare dalla corsia al laboratorio, e non viceversa.