I 1920 konkluderte Starling sin forskning på hjertets fysiologi ved å definere det som i ettertid har blitt kalt Starlings hjertelov, der han beskrev sammenhengen mellom hjertets fylningstrykk og effekten det har på hjertets kontraktilitet. Kort fortalt vil økt strekk på hjertemuskelen (økt fylningstrykk) automatisk føre til økt muskelkraft i sammentrekningen. Det samme forholdet ble beskrevet omtrent samtidig av den tyske legen Otto Frank, og loven kalles noen ganger også for Frank–Starlings hjertelov. Starlings hjertelov er et sentralt prinsipp i forståelsen av for eksempel hjertesvikt.