Tra il 1276 e il 1281 Arnau de Vilanova vive Valencia, città nella quale ha possedimenti e sembra ben radicato. Nel 1281 il re Pietro II lo nomina medico personale, probabilmente grazie al vescovo di Valencia, Jaspert de Botonac, a cui Arnau dedica un’epistola controlla la negromanzia. Inizia, dunque, una nuova fase a Barcellona, che durerà fino alla morte del re (1285). Durante questo periodo studia l’ebraico con Ramon Martí e traduce Galeno dall’arabo al latino. È possibile che la sua traduzione di Avicenna sia di questo stesso periodo, mentre quella di Abu-l-Salt sembra precedente. Morto il re, che assistette durante tutta la malattia, continua legato al nuovo re Alfonso in qualità di medico, ma torna a Valencia (tra il 1285 e il 1290), dove sarà medico del vescovo Jaspert.
Approssimativamente tra il 1290 e il 1300 circa, Arnau è professore di medicina a Montpellier, a quei tempi la scuola di medicina più prestigiosa dell’Europa latina, proprio dopo la fondazione nel 1289 dell’Università, che raggruppava le scuole precedenti. In questo periodo possono essere datate molte delle sue opere di medicina, alcune legate all’insegnamento e altre di riflessione. Tra queste ci sono commenti alle opere di Ippocrate e Galeno, un adattamento di quest’ultimo, trattati di medicina teorica, opere di farmacologia e libri di aforismi. Invece, la maggior parte delle sue opere di medicina pratica, che includono alcune sintesi e alcuni scritti specifici, non posso essere datate. Il grande contributo di Arnau consiste nel non essersi limitato ai testi utilizzati tradizionalmente nell’insegnamento medico o alle enciclopedie mediche arabe, bensì nell’introdurre nell’insegnamento il cosiddetto “nuovo Galeno”, formato da traduzioni ancora sconosciute nelle università europee. La concezione arnaldiana della medicina come una tecnica basata sul sistema delle scienze medievali la allontanava da una semplice pratica empirica e allo stesso tempo preservava la sua autonomia rispetto alla filosofia naturale. Questo galenismo rinnovato a Montpellier fu riconosciuto e ufficializzato dal nuovo curriculum approvato da Clemente V, su consiglio di Arnau de Vilanova, nel 1309. Senza dubbio, il passaggio di Arnau da Montpellier ha lasciato una lunga traccia, che può essere seguita almeno fino al XV secolo.