Считая педологию наукой о развитии ребенка, Лев Семенович Выготский (1896—1934) пытался обосновать методологическую основу педологии. Он вывел законы детского развития, считая его процессом, протекающим во времени циклически, при котором отдельные стороны ребенка развиваются неравномерно и непропорционально. Каждая сторона в развитии ребенка имеет свой оптимальный период развития.

Называя педологию наукой о возрастном развитии ребенка в условиях определенной социально-исторической среды, П.П. Блонский считал, что педология должна пользоваться достижениями не только психологии, но и других наук, синтезируя данные о ребенке и анализируя их с целью применения в процессе воспитания.

Разрабатывая методологию педологии, Блонский, отдавая дань идеологии тех лет, ссылается на ленинскую формулировку диалектического пути познания истины: от живого созерцания к абстрактному мышлению и от него к практике. Он считает, что изучение развития ребенка следует начать с наблюдения конкретных фактов этого развития. Но наблюдение должно быть научным — целесообразным, последовательным и планомерным, иметь своей целью решение какой-либо научной проблемы. В тех случаях, когда нужно поглубже узнать переживания изучаемого субъекта, Блонский предлагает использовать самонаблюдение (интроспекцию), давая возможность изучаемому субъекту свободно рассказать о своих переживаниях, и затем переходить к задаванию интересующих исследователя вопросов. Своеобразной формой применения самонаблюдения в педологии Блонский считает Использование тех или иных воспоминаний взрослых о своем детстве. Но методы наблюдения, по его мнению, несовершенны. Важным методом педологии Блонский называет также статистику, которая дает Количественное описание массовых явлений.

Широкое распространение в педологических исследованиях получил метод тестирования. Результаты тестирования считались достаточным основанием для психологического диагноза и прогноза. Постепенно абсолютизация такого подхода привела к дискредитации метода тестов на долгие годы.