Формирование школы Орбели относится к началу 20-х гг. XXстолетия – она была самой авторитетной, влиятельной и жизнеспособной физиологической школой в СССР. Фундамент её – в идейном богатстве и высокой нравственности научного сообщества, созданного Орбели. Созидательная сила его школы отражена в фундаментальных трудах, в созданных лабораториях и кафедрах, институтах, в системе медико-биологического образования, учебниках – руководствах по физиологии, в эффективной организации медико-биологических наук в стране.
Система фундаментального образования как основа формирования школы была построена на следующих принципах: интеграция науки и образования, фундаментальной и прикладной науки, преемственности научных и образовательных традиций, подготовка научно-исследовательских кадров со студенческой скамьи, комплексные исследования на основе междисциплинарных связей, международное научное сотрудничество, взаимодействие науки и культуры.
На протяжении более 40 лет целеустремленно и последовательно на основе эволюционного подхода в школе Орбели проводились исследования по таким важным и перспективным направлениям, как учение об адаптационно-трофической функции симпатической нервной системы, координации и регуляции функций, физиологии органов чувств и боли, физиологии почки и экстремальных состояний, эволюции поведения.
Самое главное достижение школы Орбели, имеющее мировое признание, – это создание эволюционной физиологии. Богатый фактический материал, полученный в школе, послужил основой для программного доклада Орбели «Основные задачи и методы эволюционной физиологии» (1956).
Воспитанниками школы Орбели являются академики О.Г. Газенко, Ч.М. Крепс и Ю.В. Наточин и другие известные ученые.
Определив задачи физиологии как изучение эволюции функций и функциональной эволюции, Л.А. Орбели подчеркивал важность того, в каком направлении будут развиваться функциональные отношения, учитывая последствия научно-технической революции, создающие условия существования, настолько отличающиеся от нормальных природных условий, что они могут оказаться определяющими для дальнейшего хода развития жизни на Земле. Не ограничиваясь сугубо теоретическими проблемами, эволюционная физиология, согласно Орбели, должна оказывать практическую помощь населению всего земного шара в защите от вредных факторов, которые имеют место в природе, искусственно генерируются, применение которых все расширяется.
Венцом эволюционной физиологии Орбели считал изучение человека, его поведения в процессе формирования и развития. И это целостное изучение человека должно осуществляться совместными согласованными усилиями медико-биологических, социальных и гуманитарных наук.
Новое направление физиологических исследований – физиология экстремальных состояний – в школе Орбели было связано с изучением жизнедеятельности человека в необычных условиях. Оно было начато на кафедре физиологии в Военно-медицинской академии в 20-е годы. Специальности, связанные с водолазным делом (физиология глубоководных спусков и подводного плавания), с высотными и скоростными полетами (авиационная и космическая физиология) требовали научного обоснования.