Su reduccionismo metodológico le llevó a sentar las bases de la farmacología moderna, al entender que las sustancias químicas contenidas por los remedios naturales debían poder ser aisladas y administradas a los pacientes. Así descubrió en 1819, en colaboración con Josep Pelletier, la emetina, que es el principio activo de la ipecacuana. Estudió asimismo la acción y preparación de un gran número de fármacos, entre los que destacamos la estricnina, la morfina, el opio, el ácido prúsico, el aceite de croton, el cianuro de potasio, la narcotina, la narceína, la codeína, la veratrina, la quinina y la cinconina.
La idea básica que intentó transmitir Magendie tanto a sus estudiantes de medicina como al variopinto público que asistió a sus cursos en el Collège de France es la siguiente: el ser vivo y los fenómenos que le caracterizan no constituyen un reducto aparte del resto de los fenómenos de la naturaleza que estudian otras disciplinas, como la física y la química.
