Объединив все эти направления, Вундт показал, что на основе экспериментов, объектом которых служит человек (тогда как прежде эксперименты ставились только на животных), психология может разрабатываться как самостоятельная наука. Полученные результаты были им изложены в книге "Основы физиологической психологии" (1873-1874), ставшей первым главным трудом, по которому обучались не только у самого Вундта, но и в других центрах, где появились специалисты по новой дисциплине – экспериментальной психологии.

"Отцом" экспериментальной психологии стали в дальнейшем называть Вундта.

Задача психологии, как и всех других наук, состоит, по Вундту, в том, чтобы: а) выделить путем анализа исходные элементы; б) установить характер связи между ними и в) найти законы этой связи. Анализ означал расчленение непосредственного опыта субъекта. Это достигается путем интроспекции, которую не следует смешивать с обычным самонаблюдением. Интроспекция – особая процедура, требующая специальной подготовки. При обычном самонаблюдении человеку трудно отделить восприятие как психический внутренний процесс от воспринимаемого предмета, который является не психическим, но данным во внешнем опыте. Испытуемый должен уметь отвлекаться от всего внешнего, чтобы добраться до исконной "материи" сознания. Последняя состоит из элементарных, далее неразложимых "нитей составных частей". Им присущи такие качества, как модальность и интенсивность. К элементам сознания относятся также чувства (эмоциональные состояния). Согласно гипотезе Вундта, каждое чувство имеет три измерения: а) удовольствия – неудовольствия, б) напряженности – расслабленности, в) возбужденности – успокоения. Простые чувства как психические элементы варьируют по своему качеству и интенсивности, но любое из них может быть охарактеризовано во всех трех аспектах. Эта гипотеза породила множество экспериментальных работ, в которых наряду с данными интроспекции были использованы также объективные показатели изменений физиологических состояний человека при эмоциях.

Стремясь отстоять самостоятельность психологической науки, Вундт доказывал, что у нее имеются собственные законы, а изучаемые ею явления подчинены особой "психической причинности". В поддержку этого вывода он ссылался на закон сохранения энергии. Материальное движение может быть причиной только материального же. Для психических явлений существует другой источник, и они, соответственно, требуют других законов. К этим законам Вундт относил: принципы творческого синтеза, закон психических отношений (зависимость события от внутренних взаимоотношений элементов – например, мелодии от отношений, в которых находятся между собой отдельные тона), закон контраста (противоположности усиливают друг друга) и закон гетерогенности целей (при совершении поступка могут возникнуть не предусмотренные первоначальной целью действия, влияющие на его мотив).