Nel 1833 divenne membro della Società Medico-Fisica di Firenze nonché del Collegio Medico e cinque anni dopo, nel 1838, assunse l’incarico di Maestro Chirurgo di Turno del Regio Spedale di Santa Maria Nuova. In quegli anni crebbe l’interesse di Biagi per la ricerca pura. Condusse, fra gli altri, una serie di esperimenti per dimostrare l’efficacia della china nel trattamento chirurgico e sviluppò un interesse specifico per gli interventi di chirurgia oculistica, tanto da indirizzare decisamente in quest’ambito (nella blefaroplastica in particolare) il suo orientamento specialistico.