Первым его шагом была организация клинической современной лаборатории. В первое время С. П. Боткин сам руководил занятиями в ней. Основная масса работ клиники С. П. Боткина вышла из этой лаборатории. В ней с 1878 года, в течение 10 лет, играл руководящую роль знаменитый русский физиолог Иван Петрович Павлов, который провел здесь свои выдающиеся исследования и написал диссертацию о сердечных нервах. Здесь же И. П. Павловым и Стольниковым для изучения влияния сердечных средств была придумана методика с искусственным кругом кровообращения. Эта методика являлась прообразом того, что через много лет было предложено английским физиологом Старлингом в виде его сердечно – легочного препарата.