不求名利，不慕富贵，使华佗得以集中精力于医药的研究上。《后汉书·华佗传》说他“兼通数经，晓养性之术”，尤其“精于方药”。人们称他为“神医”。他曾把自己丰富的医疗经验整理成一部医学著作，名曰《青囊经》，可惜没能流传下来。但不能说，他的医学经验因此就完全湮没了。因为他许多有作为的学生，如以针灸出名的樊阿，着有《吴普本草》的吴普，着有《本草经》的李当之，把他的经验部分地继承了下来。至于现存的华佗《中藏经》，那是宋人的作品，用他的名字出版的。但其中也可能包括一部分当时尚残存的华佗著作的内容。
华佗高明之处，就是能批判地继承前人的学术成果，在总结前人经验的基础上，创立新的学说。中国的医学到了春秋时代已经有辉煌的成就，而扁鹊对于生理病理的阐发可谓集其大成。华佗的学问有可能从扁鹊的学说发展而来。同时，华佗对同时代的张仲景学说也有深入的研究。他读到张仲景着的《伤寒论》第十卷时，高兴地说：“此真活人书也”，可见张仲景学说对华佗的影响很大。华佗循着前人开辟的途径，脚踏实地开创新的天地。例如当时他就发现体外挤压心脏法和口对口人工呼吸法。这类例子很多。最突出的，应数麻醉术－酒服麻沸散的发明和体育疗法“五禽之戏”的创造。
利用某些具有麻醉性能的药品作为麻醉剂，在华佗之前就有人使用。不过，他们或者用于战争，或者用于暗杀，或者用于执弄，真正用于动手术治病的却没有。华佗总结了这方面的经验，又观察了人醉酒时的沉睡状态，发明了酒服麻沸散的麻醉术，正式用于医学，从而大大提高了外科手术的技术和疗效，并扩大了手术治疗的范围。据日本外科学家华冈青州的考证，麻沸散的组成是曼陀罗花一升，生草乌、全当归、香白芷、川芎各四钱，炒南星一钱。自从有了麻醉法，华佗的外科手术更加高明，治好的病人也更多。他治病碰到那些用针灸、汤药不能治愈的腹疾病，就叫病人先用酒冲服麻沸散，等到病人麻醉后没有什么知觉了，就施以外科手，剖破腹背，割掉发病的部位。如果病在肠胃，就割开洗涤，然后加以缝合，敷上药膏。四五天伤口愈合，一个月左右，病就全好。华佗在当时已能做肿瘤摘除和胃肠缝合一类的外科手术。一次，有个推车的病人，曲着脚，大喊肚子痛。不久，气息微弱，喊痛的声音也渐渐小了。华佗切他的脉，按他的肚子，断定病人患的是肠痈。因病势凶险，华佗立即给病人用酒冲服“麻沸散”，待麻醉后，又给他开了刀。这个病人经过治疗，一个月左右病就好了。他的外科手，得到历代的推崇。明代陈嘉谟的《本草蒙筌》引用《历代名医图赞》中的一诗作了概括：“魏有华佗，设立疮科，剔骨疗疾，神效良多”。可见，后世尊华佗为“外科鼻祖，”是名副其实的。
“五禽之戏”，是一套使全身肌肉和关节都能得到舒展的医疗体操。动作是模仿虎的扑动前肢、鹿的伸转头颈、熊的伏倒站起、猿的脚尖纵跳、鸟的展翅飞翔等。相传华佗在许昌（县名，在河南省）时，天天指导许多瘦弱的人在旷地上作这个体操。说：“大家可以经常运动，用以除疾，兼利蹄足，以当导引。体有不快，起作一禽之戏，怡而汗出，因以着粉，身体轻便而欲食”。
华佗除系统地接受古代的医疗经验外，还能很好地重视和应用民间的医疗经验。他一生游历了不少地方，到处采集草药，向群众学习医药知识。在向民间找药的同时，还从民间搜集了不少单方，经常用这些单方来治病。有一次，华佗在路上遇见一位患咽喉阻塞的病人，吃不下东西，正乘车去医治。病人呻吟着十分痛苦。华佗走上前去仔细诊视了病人，就对他说：“你向路旁卖饼人家要三两萍齑，加半碗酸醋，调好后吃下去病自然会好。”病人按他的话，吃了萍齑和醋，立即吐出一条象蛇那样的寄生虫，病也就真的好了。病人把虫挂在车边去找华佗道谢。华佗的孩子恰好在门前玩耍，一眼看见，就说：“那一定是我爸爸治好的病人。”那病人走进华佗家里，见墙上正挂着几十条同类的虫。华佗用这个民间单方，早已治好了不少病人。
华佗由于治学得法，医术迅速提高，名震远近。他的同乡曹操，常患头风病，请了很多医生治疗，都不见效。听说华佗医术高明，就请他医治。华佗只给他扎了一针，头痛立止。曹操怕自己的病再发，就强要华佗留在许昌做自己的侍医，供他个人使唤。华佗禀性清高，不慕功利，不愿做这种形同仆役的侍医。加上他“去家思归”就推说回家乡找药方，一去不返。曹操几次写信要他回来，又派地方官吏去催。华佗又推说妻子病得厉害，不肯回来。曹操为此大发雷霆，专门派人到华佗家乡去调查。他对派去的人说：“如果华佗的妻子果然有病，就送给小豆四十斛，宽假限日，要是“虚诈”，就逮捕治罪。”不久，华佗被抓到许昌，曹操仍旧请他治病。华佗诊断之后，说：“丞相的病已经很严重，不是针灸可以奏效的了。我想还是给你服麻沸散，然后剖开头颅，施行手术，这才能除去病根。”曹操一听，勃然大怒，指着华佗厉声斥道：“头剖开了，人还能活吗？”他以为华佗要谋害他，就把华佗关到牢里去准备杀掉。曹操的一位谋士请求说：“佗方术实工，人命所悬，宜加全宥”。曹操不听，说：“不忧，天下当无此鼠辈邪？”竟然把这位在医学上有重大贡献的医生杀害了。临死，华佗把在狱中整理好的医着交给牢头说：“此可以活人”。没想到，这个牢头害怕，不敢接受。华佗只好忍痛，“索火烧之”。
华佗被害至今已一千七百多年了，但人民还永远怀念他。江苏徐州有华佗纪念墓；沛县有华祖庙。
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