Падуя, работал в Венеции, и почти полтора десятка лет находился в длительной зарубежной поездке: 14 лет он занимал должность профессора Краковского университета и по совместительству – придворного лекаря польского короля Сигизмунда III (того самого, который пытался посадить на московский престол сначала трёх Лжедмитриев, а потом и своего сына Владислава). В 1611 году Санторио вернулся в Италию, где возглавил кафедру теоретической медицины в Падуе. Санторио разработал хирургические инструменты для трахеотомии и для извлечения камней из мочевого пузыря, ванну особой конструкции для больных и т. д.
Однако наибольшую известность Санторио принесла опубликованная в Венеции в 1614 году книга «О медицине равновесия» («De statica medicina»), в которой обобщалась собранная им информация об обмене веществ. Для написания этой книги Санторио 30 лет регулярно взвешивал себя до и после приёма пищи, сна, работы, секса, натощак, после питья и выделения мочи. Эти взвешивания помогли ему осознать, что тело само по себе является живой лабораторией, которая в процессах пищеварения разделяет принятую пищу и выпитые напитки на питательные вещества и то, что выводится из организма с мочой или фекалиями. Санторио также обнаружил, что большая часть пищи, которую он поглощал, утрачивалась в результате процесса, который он назвал «незаметным испарением». В связи с экспериментами по измерению массы тела Санторио изобрел прибор – весы, одной «чашкой» которых был стол с явствами, а другой – кресло, на котором сидел человек питающийся. Назначение устройства было таково: весы были настроены так, что по мере приема пищи и ее перехода с обеденного стола в организм питавшегося расстояние между обедающим человеком и столом медленно увеличивалось, и, когда, человек съедал «норму», массу которой он сам определял, настраивая «обеденные весы», расстояние между питающимся и пищей уже было такое, что сидящий человек уже не мог дотянуться до еды (к сожалению, высота потолков в наших современных типовых квартирах не позволяют использовать что-то подобное в наши дни). Прибор Санторио был популярен среди многих ученых и аристократов 16–17 веков, стремившихся не переедать и контролировать массу тела.
Книга Санторио изменила медицину Европы, да что там медицину – все научные воззрения того времени. В ближайшие сто лет книгу перевели на все европейские языки, она выдержала 84 переиздания. Подходы с измерением масс исходных веществ и масс продуктов реакции наряду с поисками того, куда же девается то самое незаметное испарение, но не из организма, а более простой химической системы – реторты, легли в основу экспериментов Ломоносова и Лавуазье. К сожалению, одну вещь (самую главную, пожалуй, для современной химии) учёная общественность того времени пропустила или просто не захотела заметить: Санторио упоминал, что эманации незаметного испарения выходят из тела в виде маленьких тел или мельчайших частиц (manantia corpuscula, particulae minimae).
Другие его работы позволяют говорить,
