В 60-х гг. XIX в. наиболее яркой фигурой в истории казанской медицинской школы был профессор терапии Н. А. Виноградов. Главная и неоспоримая его заслуга заключалась в том, что он поставил клиническую медицину в Казани на твердые научные основы, провел реформу клинического образования.
Приезд Н. А. Виноградова в Казань совпал с введением нового университетского устава. Он приступил к работе в качестве профессора кафедры частной патологии и терапии в сентябре 1863 г. Будучи не только профессором названной кафедры, но и директором терапевтической клиники Н. А. Виноградов прилагает много усилий для преобразования ее в соответствии с лучшими европейскими и отечественными образцами. Сразу после приезда в Казань он создает одну из первых в России и первую в Казанском университете клиническую лабораторию.
До приезда Н. А. Виноградова в клинике не проводилась даже термометрия. Ему принадлежит приоритет введения этого метода обследования больных в терапевтической клинике Казанского университета. Надо заметить, что термометрия в то время практиковалась лишь в немногих клиниках.
Другим новшеством было то, что Н. А. Виноградов потребовал для всех клинических случаев обязательных патологоанатомических вскрытий. Диагноз без вскрытия ученый считал неполноценным. По этому поводу он говорил: «Клиническое наблюдение только тогда может считаться законченным и доказанным, когда результаты вскрытия подтверждают или опровергают ... клиническую диагностику».
Для более успешной борьбы с болезнями Н. А. Виноградов в своей повседневной научной и врачебной деятельности стремился к неуклонному единству гигиены, экспериментальной патологии и клинической медицины. Он был глубоко убежден, что «там, где клиническое наблюдение не идет рука об руку с физиологическим опытом и анатомическим исследованием, где химия ничего еще не сделала для разъяснения сущности процессов, совершающихся в области патологической жизни организма, там, более чем где-либо, знание сущности болезни и ее рациональная терапия остается только pia desideria (благочестивым пожеланием)». Отсюда многие работы ученого носили клинико-экспериментальный характер. Большое внимание он уделял экспериментальному изучению действия фармакологических веществ (дигиталина и анилина).
Н. А. Виноградов неоднократно подчеркивал, что тайны возникновения болезней будут успешно раскрыты благодаря физиологии, фармакологии и экспериментальной патологии. Еще в 1868 г., когда патологическая физиология только начинала зарождаться, он уже предсказал ее громадное значение для медицины. «Разъяснение сущности болезненного процесса, - писал знаменитый казанский клиницист, - есть одна из задач науки будущности экспериментальной патологии».
Н. А. Виноградов был страстным пропагандистом профилактического направления в медицине. Он утверждал, что «как гигиена, так и терапия должны идти рука об руку... между ними существует тесная связь, так как обе стремятся к одной и той же цели».
Своими научными трудами Н. А. Виноградов способствовал развитию прогрессивного функционального направления отечественной медицины, подчеркивал важность понимания роли нервной системы.