雖實驗心理學開始于德國，但德國的心理實驗并不是都按馮特的方式進行的。在馮特指出心理過程不能用實驗加以研究以后，艾賓浩斯首先用實驗法研究了學習和記憶問題。他創造了無意義音節，以無意義音節為實驗材料，自己作被試，用節省法檢查了識記以后間隔不同時間的保存量。這不僅擴大了實驗心理的研究范圍，還改變了馮特分析意識內容的傳統心理實驗方法。 另外，馮特的學生屈爾佩從艾賓浩斯用實驗方法研究記憶得到啟發，因而相信思維過程也可以用實驗方法加以研究。但他并沒有擺脫內省的方法，不過他的內省法與馮特的不盡相同。他要求被試先完成一個任務，然后再對完成任務期間所獲得的經驗進行回省。被試事先并不知道要觀察什么，只知道要努力完成所的任務。例如讓被試解決一個問題，然后讓他陳述是怎樣一步一步地思考，怎樣解決這個問題的。通過實驗，他發現并不是一切經驗都是由感覺意象組成的，思維可以在沒有任何感覺或意象內容的條件下發生，從而建立了無意象思維的符茲堡學派。
在達爾文的《人和動物的表情》發表以后，雖然羅馬尼斯和摩根都對動物心理進行過研究，但他們的觀察絕大部分是在自然條件下進行的。到了桑代克才在嚴格控制的條件下進行動物學習的研究。桑代克創立了聯結主義的實驗方法。 他早期的實驗是用迷箱進行的，被試是貓。他把饑餓的貓放在用板條制作的迷箱里，食物放在迷箱外面貓可以看到、嗅到的地方。為了打開迷箱的門吃到食物，貓必須拉動適宜的門閂。開始時貓是亂碰亂抓，直到碰巧作出正確的反應把門打開吃到食物為止。多次嘗試之后，錯誤的反應逐漸減少，開門所需要的時間逐漸縮短，直到把貓一放進迷箱就立刻作出正確的反應，學習就完成了。這種把反應和情景連接起來的學習過程就是桑代克的效果律，桑代克稱之為“嘗試與偶然成功學習”，在心理學書中有時也稱之為“嘗試錯誤”學習。 巴甫洛夫的條件反射的實驗方法和桑代克的嘗試錯誤學習的實驗方法幾乎是同時建立的。典型的條件反射實驗是把與引起某種反應（如分泌唾液）無關的刺激（如燈光）與能引起該反應的刺激（如食物）多次結合之后，如果動物一見燈光就分泌唾液，那么條件反射就形成了。
桑代克和巴甫洛夫發展的都是關于動物學習的實驗方法，都是把特定的情景和特定的反應起來。其不同處在于巴甫洛夫的實驗中與某種反應起來的情景是由主試呈現的，而桑代克實驗中的情景是由被試偶然發現的。前者可以說是古典的條件反射法，而后者則為工具或操作條件反射法的。過去認為，古典條件反射只限于研究由自主神經系統控制的反射性反應，而工具條件反射則只研究與骨骼肌肉相的隨意反應。但米勒等人通過反饋，成功地訓練被試能控制自己的心率、腸的收縮和舒張以及腦電的節律等等。
華生認為心理學是自然科學的一個分支；心理學研究的不是意識，而是人和動物的行為；研究心理學的目的是要預測行為，找出行為產生的規律并控制行為。他在實驗室中研究的都是可以客觀地加以觀察的東西。他不要求人類被試觀察自己的意識經驗，而由主試設置實驗條件，并在這種條件下觀察被試的反應。他否認人類的本能，認為一切行為都是在社會中形成的條件反應。因此條件反射法就成為他進行心理實驗的zui重要的方法。 傳統的觀點認為發生在頭腦中的思維過程是難以觀察和進行實驗的。而華生則將思維看作是內部的言語運動，并通過記錄正常人的喉頭和舌的運動以及聾啞人手和手指的運動來觀察思維過程。他雖然反對內省，但并不摒棄言語報告，認為這也是一種客觀的行為。總之，他的實驗方法是在控制條件下，觀察被試的反應，并企圖把復雜的行為分解成“刺激一反應”單元，在這一點上他并沒有擺脫構造派元素主義的窠臼。
韋特海默等人根據對似動現象的實驗研究，提出了知覺不是感覺元素的總和而是統一的整體的看法。這也就是格式塔心理學的核心。格式塔這個概念不僅應用于感覺經驗，也可以應用于學習記憶、思維等過程。總之，整體不是由個別元素決定的，而部分則是由整體的內在性質決定的。例如，一個由六個樂音組成的曲調，在一定條件下，改換另外六個樂音，仍可認出是這支曲子。也就是說我們認出那個曲調的根據，有比六個樂音的總和更多的東西，那就是各樂音之間的關系。只要這種關系不變就可以認出原來的曲調。為此格式塔學派的實驗方法，就是企圖在主試設置的情景下，發現知覺的結構原則。
