Ylioppilasaikanaan hän puolestaan oli kotiopettaja J.A. Törngrenin perheessä Vesilahden Laukossa. Törngren oli lääketieteen professori ja myöhemmin lääkintöhallituksen pääjohtaja. Laukon kesinään Lönnrot tutustui laajalti Suomen lääkärikuntaan, sillä tämä kartano oli yliopistomiesten, erityisesti lääkärien kokouspaikkana.
Kun vielä Törngrenin perhe kannusti Lönnrotia hänen runonkeruuharrastuksissaan, on selvää, että nuorukainen sai myönteisen kuvan lääkärikunnasta ja sen mahdollisuuksista toimia sivistysriennoissa. Olihan hänellä esikuvana myös Zachris Topelius vanhempi, joka toimi Pohjanmaan piirilääkärinä ja joka oli julkaissut keräämiään runoja vihkosina.
Lönnrot aloitti lääketieteen opinnot Helsingin yliopistossa loppusyksystä 1828, vaikka hänet kirjoitettiin virallisesti yliopiston kirjoihin vasta seuraavan kevätlukukauden alkaessa. Maisteriksi hän oli opiskellut Turussa, mutta kaupungin palo siirsi yliopiston Helsinkiin. Lääketieteen kandidaatiksi Lönnrot pääsi joulukuussa 1830, ja seuraavana syksynä hän joutui jo varsinaisiin lääkärintehtäviin, kun hänet, niin kuin koko maan vapaa lääkärikunta, kandidaatit mukaanluettuna, kutsuttiin Helsinkiin torjumaan idästä leviävää koleeraepidemiaa. Lääketieteen tohtoriksi hän valmistui kevätlukukauden 1832 lopussa. Väitöskirjan aiheena oli suomalaisten maaginen lääketiede, joten hän yhdisti opintoihin harrastuksensa, kansanperinteen.
Lönnrotin opiskelun loppuvaiheessa oli avautunut Karjalan piirilääkärin virka Joensuussa. Hän haki sitä, mutta pääsi vasta kolmannelle sijalle, koska muina hakijoina olivat kokeneet piirilääkärit Samuel Roos Kajaanista ja J.B. Lillja Sortavalasta. Roos valittiin virkaan, jolloin hänen paikkansa Kajaanin piirilääkärinä vapautui. Lönnrot oli kiinnostunut siitä, mutta koska Roos ei vielä ollut siirtynyt uuteen tehtäväänsä hän anoi, että hänet nimitettäisiin ylimääräiseksi lääkäriksi. Syyskuun 26. päivänä 1832 hänet määrättiin apulaiseksi Oulun piirilääkärille, koska tämän alueella raivosivat lavan- ja punatautiepidemiat. Marraskuussa Roos kutsui hänet Kajaaniin, koska tilanne siellä oli vielä pahempi. Lönnrot lähtikin Kajaaniin, Sotkamoon ja Paltamoon ja viipyi Kainuussa marraskuun loppupuolelle asti. Tällä välin Oulun piirilääkäri Herman Garger oli kuollut lavantautiin ja nuoren apulaisen oli otettava vastaan vastuu koko laajasta piiristä.
Kajaanin kihlakunnan lääkärinä kaksikymmentä vuotta
Samuel Roosin siirryttyä vuodenvaihteen tienoilla Joensuuhun Lönnrot määrättiin virkaatekeväksi piirilääkäriksi Kajaaniin. Siitä tuli hänen vakinainen toimipaikkansa kahdeksi vuosikymmeneksi. Viran Lönnrot otti vastaan tammikuun 21. päivänä 1833 väliaikaisena lääkärinä, ja määräys Kajaanin piirin ja linnan (=vankilan) piirilääkärin vakinaiseksi tehtävänhoitajaksi on päivätty 24. heinäkuuta 1833.
Piirilääkärin toimialue oli laaja. Se käsitti nykyistä Kainuuta vastaavan alueen, jonka ainoa lääkäri hän oli. Tilanne, jossa Lönnrot otti viran vastaan oli kauhistuttava. Koleraepidemia koetteli seutua. Lähes viidesosa alueen väestöstä kuoli vajaan vuoden aikana - määrä joka vastasi kymmenen vuoden normaalikuolleisuutta. Tuore lääkäri itsekin sairastui - luultavimmin lavantautiin - helmikuussa 1833, ja Helsinkiin levisi jo huhu hänen kuolemastaan. Sururunokin ehdittiin jo sepittää, mutta Lönnrot nousi sairasvuoteeltaan huhtikuun alkupuolella ja ryhtyi hoitamaan virkaansa.
Kesän tultua epidemiat hellittivät ja Lönnrot saattoi kirjoittaa helpottuneena edeltäjälleen Samuel Roosille toimialueensa tilanteesta.
Piirilääkärin toimenkuva
Piirilääkärin toimenkuvaa oli uusittu juuri Lönnrotin lääkäriksi valmistumisen vuonna eli 1832. Viranhaltijan tärkein tehtävä oli piirinsä yleisen terveystilanteen seuraaminen. Hänen oli tarkkailtava, esiintyikö hänen toimialueellaan kulkutauteja, asiatonta puoskarointia, lääkkeiden luvatonta kauppaa tai muita yleiselle terveydelle vaarallisia ilmiöitä. Jos piirilääkäri havaitsi jotain, joka vaaransi rahvaan yleistä terveyttä, hänen oli ilmoitettava siitä lääkintöhallituksen pääjohtajalle ja läänin maaherralle. Papit ja kruunun virkamiehet olivat velvoitettuja auttamaan piirilääkäriä hänen tehtäviensä hoidossa.
Vuoden 1832 piirilääkärien johtosääntö oli varsin edistyksellinen. Se kiinnitti huomiota ihmisten elinolosuhteisiin ja hygieniaan, millä oli suuri merkitys epidemioiden leviämiseen. Piirilääkärien tehtävä oli siis yhtä paljon valistava kuin hoitava, nykytermein sanottaisiin ennaltaehkäisevä.
Piirilääkärien työ ei kuitenkaan ollut helppoa. He joutuivat kulkemaan jatkuvasti laajassa piirissään tarkastus- ja rokotusmatkoilla tiettömien taipaleidenkin taakse. Kajaanin piirilääkärin valvonta-alue oli niin laaja, ettei sitä ollut mieltä kiertää yhtäjaksoisesti. Tavallisimmin Lönnrot teki erikseen matkat piirinsä pohjoisosiin (Paltamo, Ristijärvi, Hyrynsalmi, Puolanka ja Kianta = Suomussalmi), itään (Sotkamo ja Kuhmo) ja länteen (Säräisniemi = Vuolijoki ja Vaala), jolloin hän koukkasi myös etelässä sijaitsevien kohteiden kautta. Joskus hän saattoi yhdistää pohjoisen ja itäisen reitin, mutta jättää silloin luoteessa sijaitsevan Puolangan väliin ja käydä siellä erikseen.
Raportointivelvollisuus mitä erilaisimmista asioista kuului myös piirilääkärien toimenkuvaan, mutta tässä suhteessa Lönnrot toimi matalan profiilin mukaisesti ja ilmoitti vain välttämättömimmän. Näin hänelle jäi aikaa varsinaiseen valistustoimintaan - sekä runonkeruuharrastuksilleen kirjallisine jatkotöineen.
Lönnrotin yleistajuiset lääketieteelliset julkaisut
Piirilääkäriaikanaan Lönnrot kirjoitti useita rahvaalle tarkoitettuja yleistajuisia kirjasia sairauksista ja niiden hoidosta sekä toimenpiteitä sairastumisen ehkäisemiseksi. Suosituimmaksi niistä kohosi vuonna 1839 ilmestynyt "Suomalaisen Talonpojan Kotilääkäri", mutta ahkerasti tutkittiin myös hänen kääntämiään Suomen olosuhteisiin muokkaamiaan kirjasia "Gustava Schartau’n Hyväntahtoisia Neuvoja Katovuosina" (1834) ja "Neuvoja yhteiselle Kansalle Pohjanmaalla pienten lasten kasvattamisesta ja ruokkimisesta" (1844)
Hyväntahtoisissa Neuvoissa Lönnrot käsittelee erilaisten kasvien soveltuvuutta ruoaksi ja jäkälän osalta hän palaa aiheeseen vielä vuonna 1867 kirjoittamalla Lääkintöhallitukseen levittämän arkikkelin "Neuvoja erästen jäkäläin
käyttämisestä ruuassa". Jo muutamaa vuotta aiemmin (1860) hän oli julkaissut laajan "Suomen kasviston", joka toimi paitsi erinomaisena kasviopin oppikirjana myös sisälsi hyödyllisiä käyttöohjeita niin kasveista ruokana, lääkkeinä tai muussa hyötykäytössä. Keisarillisen Suomen Talous-Seuran pyynnöstä hän kirjoitti vuonna 1859 ilmestyneen artikkelin "Minkätähden kuolee niin paljo lapsia ensimmäisellä ikävuodellansa?" Monissa tavallisissa lehtijutuissakin hän antaa ohimennen terveydenhoidollisia ohjeita.
Lönnrot myös kehitti lääketieteellistä sanastoa. Monet taudinnimet ovat hänen keksimiään, esim. keuhkokuume, lavantauti, aivokuume, hinkuyskä ja tulirokko. Potilas, oire ja kuumekin ovat hänen kielenkäyttöömme luomia sanoja. Mehiläinen -lehdessään Lönnrot tietoisesti muokkasi lääketieteellistä termistöä suomen kielelle sopivaksi.
Melkein koko lääkäriuransa Lönnrot toimi Kajaanin piirin ja linnan lääkärinä eli vuoden 1833 tammikuusta vuoden 1853 loppuun. Kajaanissa oloa hänelle kertyi siis kaksikymmentä vuotta. Tosin virkavapauksien turvin hän oli välillä asemapaikastaan poissa, yhteensä yli viiden ja puolen vuoden ajan. Pisimmät virkavapaudet hänellä oli 1.9.1836-15.11.1837, 21.12.1839-1.6.1840, 15.10.1840-20.10.1842 ja 26.3.1844-15.7.1849. Kajaanista Lönnrot muutti Helsinkiin suomen kielen professoriksi tammikuun 1854 alussa, mutta muutamissa julkaisuissaan hän palasi vielä lääketieteen maailman pariin.