Теория бессознательных умозаключений Гельмгольца утверждает, что перцептивный образ не ограничивается тем, что идет от стимула в данный момент: восприятие, которое выступает для человека как непосредственно данное, является на самом деле продуктом опыта. Процесс соединения данных ощущений с прошлым опытом является бессознательным и напоминает ту работу, которую мы производим в процессе мышления, когда делаем умозаключение: мы как бы сопоставляем наше впечатление (меньшая посылка) с какой-то частью прошлого опыта (большая посылка), а затем делаем вывод о том, что же имеет место в данный момент. Гельмгольц указывал на условность термина «бессознательное умозаключение»: оно — результат не сознательной деятельности, а какой-то игры нервных процессов, неизвестной нам, но которую можно представить по аналогии с умозаключением. Выделяются следующие особенности бессознательных умозаключений. Во-первых, они действуют принудительно, от них нельзя избавиться с помощью мышления. Они возникают бессознательно и не управляются сознанием. Во-вторых, они формируются в опыте, путем многократного повторения, в-третьих, механизмом таких умозаключений являются, по-видимому, какие-то сенсомоторные связи между собственно зрительными ощущениями и ощущениями от движений глаза в процессе восприятия.

Теория бессознательных умозаключений Гельмгольца имеет большое значение и не только для понимания восприятия: она указывает на существование механизмов, которые хотя и не выступают в самонаблюдении, но составляют действительное содержание таких явлений, как «я вижу», «я слышу» и др. Объективно все это выявляет принципиальную недостаточность самонаблюдения как метода психологии.

Гельмгольц оставил интересные психологические заметки по творческому мышлению, вниманию и др. вопросам. Но они имеют более частное значение.

В XIX в. развернулись исследования по анатомии и физиологии мозга. Они углубляли представления о материальном субстрате психической деятельности. В первой четверти XIX в. известный австрийский врач и анатом Ф. А. Галль выступил с исследованиями по морфологии мозга. Он впервые отличил серое вещество, составляющее кору и подкорковые образования, от белого вещества, которое состоит из проводящих волокон, связывающих отдельные участки коры между собой и кору с нижележащими отделами. Наибольшую известность, однако, получили не эти исследования, а френология Галля. В области психологии она опиралась на теорию способностей, а мозг представлялся как совокупность органов этих способностей (их 27), каждая из которых связывалась с определенной группой клеток в коре. Эти участки, разрастаясь, придают черепу выпуклую форму, по которой можно определить способность человека. Френология Галля как учение о связи строго локализованных способностей человека со строением черепа является ложным направлением, хотя в свое время эти идеи вызывали определенный интерес, в том числе в России. Она отражала попытку дифференцированного подхода к пониманию мозга, который до этого казался однородной массой.