В начале 30-х гг. Лурией было проведено экспериментальное исследование роли культурных факторов в развитии высших психических функций. Исследование проводилось на материале познавательных процессов (СНОСКА: Лурия А. Р. Об историческом развитии познавательных процессов. М., 1974.)в Узбекистане. Испытуемыми были люди, принадлежащие к слоям населения, не охваченным образованием, неграмотные, жившие в условиях натурального хозяйства. Было обнаружено, что изменения практических форм деятельности, в особенности перестройка деятельности, основанная на формальном образовании и социальном опыте, вызывали качественные изменения а процессах мышления. Это исследование показало реальную возможность исторической психологии, одной из наиболее трудно поддающихся экспериментальному исследованию областей психологической науки.

С целью изучения взаимоотношения биологических и культурных факторов в развитии высших психических функций было предпринято изучение однояйцевых и разнояйцевых близнецов(СНОСКА: Лурия А. Р., Юдович Ф. И. Речь и развитие психической деятельности ребенка. М., 1956.). Были найдены методические приемы для выявления степени участия естественных и культурных факторов в решении экспериментальных задач.

Проблема регулирующей роли речи и речевого опосредствования в развитии произвольных психических процессов была, по признанию А. Р. Лурии, центральной в его работе. Началом ее разработки явились исследования с использованием «сопряженной моторной методики». Клинические исследования близнецов также дали большой материал о роли речи в формировании высших психических процессов у детей. Изучалось влияние речи на организацию поведения у нормальных детей раннего возраста и детей, страдающих разными формами умственной отсталости.

Еще Выготский считал, что одним из направлений исследований высших психических функций должно стать изучение их мозговой организации. Выготский пришел к следующим выводам: 1) «функция организована и построена как интегративная деятельность, в основе которой лежат сложно дифференцированные иерархически объединенные динамически межцентральные отношения»(СНОСКА: Выготский Л. С. Собр. ... Т. 1. С. 171.); 2) при расстройствах развития, вызванных каким-либо церебральным дефектом, при прочих равных условиях больше страдает в функциональном отношении ближайший высший по отношению к пораженному центр и относительно меньше страдает ближайший низший по отношению к нему центр; при распаде наблюдается обратная зависимость: при поражении какого-либо центра при прочих равных условиях больше страдает ближайший к пораженному участку низший, зависящий от него центр и относительно меньше страдает ближайший высший по отношению к пораженному центр, от которого он сам находится в функциональной зависимости...»(СНОСКА: Выготский Л. С. Собр. ... Т. 1. С. 173.); 3) сравнительное изучение развития и распада является «одним из плодотворнейших методов в исследовании проблем локализации»(СНОСКА: Там же. С. 173.). Начатые Л. С. Выготским исследования были продолжены А. Р. Лурией. Особенно важный материал для такого изучения открывает область исследований локальных поражений мозга. Разработка этой области составила главное содержание научной деятельности Лурии начиная с 30-х гг., но особенно интенсивно с начала Великой Отечественной войны. Эти исследования вылились в теорию системной динамической локализации высших психических функций(СНОСКА: Лурия А. Р. Травматическая афазия. М., 1947; Высшие корковые функции человека и их нарушения при локальных поражениях мозга. М., 1962; Мозг человека и психические процессы. Т. I. M., 1963; Т. II. М., 1970.) и составили содержание новой области психологической науки — нейропсихологии, основоположником которой в СССР был А. Р. Лурия(СНОСКА: Лурия А. Р. Основы нейропсихологии. М., 1973.). Нейропсихологические исследования А. Р. Лурии включали изучение роли лобных долей, подкорковых и других мозговых структур в организации психических процессов, изучение нарушений отдельных психических функций — памяти, речи, интеллектуальных процессов, произвольных движений и действий при локальных поражениях мозга и их восстановление. Большое место в творчестве Лурии занимали вопросы нейролингвистики, разрабатываемые им в неразрывной связи с проблемами афазиологии(СНОСКА: Лурия А. Р. Основные проблемы нейролингвистики. М., 1975; Язык и сознание. М., 1979.). В этих исследованиях широко представлены междисциплинарные связи психологии с другими науками — лингвистикой, физиологией и анатомией мозга, а также с клинической практикой.