Эббингауз тоже руководствовался идеей о том, что люди запоминают, сохраняют в памяти и вспоминают факты, между которыми сложились ассоциации. Но обычно эти факты человек осмысливает, и поэтому весьма трудно установить, возникла ли ассоциация благодаря памяти или в дело вмешался ум. Эббингауз задался целью установить законы памяти "в чистом виде" и для этого изобрел особый материал.

Единицей такого материала стали не слова (ведь они всегда связаны с понятиями), а отдельные бессмысленные слоги. Каждый слог состоял из двух согласных и гласной между ними (например: бов, гис, лоч). По оценке американца Э. Титченера, это стало самым выдающимся изобретением психологии со времен Аристотеля. Столь высокая оценка исходила из открывшейся возможности изучать процессы памяти независимо от смысловых содержаний, с которыми неотвратимо связаны нормальные речевые реакции человека.

Составив список бессмысленных слогов (около 2300), Эббингауз экспериментировал с ними на протяжении пяти лет.

Основные итоги этого исследования Эббингауз изложил в ставшей классической книге "О памяти". Прежде всего он выяснил зависимость числа повторений, необходимых для заучивания списка бессмысленных слогов, от его длины и установил, что при одном прочтении запоминается, как правило, семь слогов. При увеличении списка требовалось значительно большее число повторений, чем количество присоединенных к первоначальному списку слогов. Число повторений принималось за коэффициент запоминания.

Особую популярность приобрела вычерченная Эббингаузом "кривая забывания". Быстро падая, эта кривая становится пологой. Оказалось, что наибольшая часть материала забывается в первые минуты после заучивания. Значительно меньше забывается в ближайшие минуты и еще меньше – в ближайшие дни. Сравнивалось также заучивание осмысленных текстов и списка бессмысленных слогов. Эббингауз выучивал текст "Дон-Жуана" Байрона и равный по объему список слогов. Осмысленный материал запоминался в девять раз быстрее. Что же касается "кривой забывания", то она в обоих случаях имела общую форму, хотя при осмысленном материале падение кривой шло медленнее.

Эббингауз подверг экспериментальному изучению и другие факторы, влияющие на память (например, сравнительную эффективность сплошного и распределенного во времени заучивания).

Хотя Эббингауз и не разработал специальной психологической теории, его исследования стали ключевыми для экспериментальной психологии. Они на деле показали, что память можно изучать объективно, не прибегая к субъективному методу, к выяснению того, что происходит в сознании испытуемого. Была также показана важность статистической обработки данных с целью установления закономерностей, которым подчинены – при всей их прихотливости – психические явления. Эббингауз разрушил стереотипы прежней экспериментальной психологии, созданной школой Вундта, где считалось, что эксперимент приложим только к процессам, вызываемым в сознании субъекта с помощью специальных приборов. Был открыт путь экспериментальному изучению, вслед за простейшими элементами сознания, сложных форм поведения – навыков. "Кривая забывания" приобрела значение образца для построения в дальнейшем графиков выработки навыков, решения проблем и т.д. Эббингауз доказал ошибочность прежнего ассоцианизма, который умозрительно решал вопрос о характере связи между психическими явлениями. Ассоциации, избранные Эббингаузом в качестве объекта заучивания, являлись столько же сенсорными, сколько и моторными. Они охватывали самый общий аспект приобретения организмом новых сочетаний сенсомоторных реакций в результате специально организованного упражнения.