«Саратовський» період

В Саратові Олександр Богомолець та його учні і послідовники заклали основи нової галузі в медичній науці — патофізіології, створивши відповідну кафедру. Олександр Богомолець сам набрав штат і закупив за власні кошти наукові прилади (частину обладнання привіз із Франції).

На момент відкриття нового навчального року кафедра, очолювана доктором Богомольцем, була вже повноцінною дослідницькою структурою. Олександр Богомолець також розпочинає викладацьку діяльність. Його лекції завойовують популярність серед студентства.

Олександр Богомолець організовує також кафедри мікробіології і загальної патології в агрономічному і ветеринарному інститутах Саратова.

В 1917 році доктор Богомолець очолив саратовські Вищі жіночі медичні курси.

Жовтневий переворот 1917 року Олександр Богомолець сприйняв позитивно — як і багато з представників ліберальної інтелігенції, серед яких самодержавство було непопулярним. У доктора Богомольця, крім того, був і свій рахунок до царизму — смерть матері.

Під час громадянської війни Олександр Богомолець сам запропонував представникам нової влади комплекс анти-епідемічних заходів (Саратову і всій губернії тоді загрожували холера і тиф). Був старшим епідеміологом Саратовського губернського відділу охорони здоров'я, членом комісії з боротьби з висипним тифом та консультантом-епідеміологом санітарного відділу Південно-Східного фронту Червоної Армії.

У жовтні 1918 року, продовжуючи завідувати кафедрою в саратовському університеті, професор Богомолець створює першу свою науково-дослідну установу — Державний інститут мікробіології та епідеміології Південно-Сходу Росії («Мікроб»). Це був також перший у Росії медичний науково-дослідний заклад. Інститут «Мікроб» успадкував розробки проти чуми, холери, сибірської виразки, які велися в Петербурзі в так званому «чумному форті» — все обладнання і препарати звідти були перевезені в Саратов.

В 1923 році організував у Саратові першу в СРСР протималярійну лабораторію.

В Саратові ж Олександр Богомолець розпочав роботу над першим у світі підручником з патофізіології. В основу підручника ліг курс лекцій, читаних їм для студентів університету. Робота над цим підручником тривала до кінця життя доктора Богомольця. З «Короткого курсу патологічної фізіології», опублікованого в 1921 році, підручник у підсумку розрісся до п'ятитомника. За цю роботу Олександру Богомольцю була присуджена Сталінська премія (1941).

В 1934 році одна з редакцій посібника вийшла українською мовою.

В Саратові Олександр Богомолець зробив також свій найважливіший винахід — імунну цитотоксичну антиретикулярну сиворотку, яка прискорювала заживлення ран і активізувала імунну систему людини. «Сиворотка Богомольця» успішно застосовувалася для лікування інфекційних хвороб і переломів. Під час радянсько-німецької війни 1941–1945 рр. вона мала особливий попит у радянських польових та евакуаційних госпіталях.

«Московський» період

1925 року доктор Олександр Богомолець був призначений завідуючим кафедрою патологічної фізіології 2-го Московського університету. В Москві він створює відділення експериментальної патології в Інституті з вивчення вищої нервової діяльності при Комуністичній академії.

Олександр Богомолець узяв участь у створенні першого в світі Інституту гематології та переливання крові (нині — Гематологічний науковий центр Росздраву), який очолив після смерті його першого директора — Олександра Олесандровича Богданова (1873–1928). Там під його керівництвом була розроблена унікальна методика консервації донорської крові, яка й досі застосовується практично без змін. Тоді ж Олександр Богомолець та його учні встановили універсальний донорський характер першої групи крові. Цим інститутом Богомолець продовжував керувати до 1931 року — вже будучи президентом Академії наук УРСР.

В Москві Олександр Богомолець створив також онкологічну лабораторію при Московському міськздороввідділі і взяв активну участь у створенні Інституту функціональної діагностики і експериментальної терапії.

У цей період ним були написані праці «Вступ до вчення про конституції та діатези» (два видання, 1928), «Криза ендокринології» (1927), «Загадка смерті» (1927), «Про вегетативні центри обміну» (1928), «Набряк. Нарис патогенезу» (1928), «Артеріальна гіпертонія. Нарис патогенезу» (1929). У Москві Олександр Богомолець значно переробив і розширив підручник «Патологічна фізіологія» (3-є видання, 1929).