Entre els anys 1276 i 1281 Arnau de Vilanova viu a València, ciutat en la qual posseeix propietats i sembla ben arrelat. L’any 1281 el rei Pere II el nomena metge personal, potser gràcies al bisbe de València, Jaspert de Botonac, a qui Arnau dedica una epístola contra la nigromància. Inicia, doncs, una nova etapa a Barcelona que durarà fins a la mort del rei (1285). Durant aquest període estudia hebreu amb Ramon Martí i tradueix Galè de l’àrab al llatí. És possible que la seva traducció d’Avicenna fos de la mateixa època, mentre que la d’Abu-l-Salt sembla anterior. Mort el rei, al qual va assistir en la malaltia que el va portar a la tomba, segueix vinculat amb el nou rei Alfons com a metge però torna cap a València (entre 1285 i 1290).
Aproximadament entre 1290 i 1300 mestre Arnau és professor de medicina a Montpeller, en aquell temps l’escola mèdica més prestigiosa de l’Europa llatina, tot just fundada el 1289 la universitat, que reunia les escoles precedents. En aquest període es poden datar moltes de les seves obres mèdiques, algunes d’elles vinculades a la docència i altres de reflexió. Entre elles hi ha comentaris d’Hipòcrates i Galè, una adaptació de Galè, tractats de medicina teòrica, obres de farmacologia i llibres d’aforismes. En canvi, la majoria de les seves obres de medicina pràctica, que inclouen algunes síntesis i alguns escrits específics, s’escapen a ser datades. La gran contribució d’Arnau va consistir a no limitar-se als textos utilitzats tradicionalment emprats en l’ensenyament mèdic o en les enciclopèdies mèdiques àrabs sinó a introduir en la docència l’anomenat «nou Galè», format per traduccions encara no conegudes a les universitats europees. La concepció arnaldiana de la medicina com una tècnica fonamentada en el sistema de les ciències medievals l’allunyava d’una simple pràctica empírica i alhora en preservava l’autonomia enfront de la filosofia natural. Aquest galenisme renovat a Montpeller va ser reconegut i oficialitzat pel nou currículum aprovat per Climent V, amb el consell d’Arnau de Vilanova, l’any 1309. Sens dubte, el pas d’Arnau per Montpeller va deixar-hi una llarga empremta, que es pot rastrejar almenys fins al segle XV.
