费希纳认为自然科学中行之有效的实验法也可用于研究感觉生理学，这种信念最终导致他创立出影响深远的心理物理学，并由此成为实验心理学的开拓者和奠基人。归纳起来，费希纳对实验心理学的贡献主要有以下两个方面：
（1）联系内部世界和外部世界。费希纳采用物理学方法研究感觉生理，以探讨哲学心理学中身心关系的问题。他在韦伯定律的基础上，提出了用以了解人们对刺激量的心理经验（即知觉大小）的费希纳定律。对实验心理学而言，费希纳定律深刻地反映了某些本质规律。首先，这一定律证明了内部世界（心理和经验的世界）与外部世界（物理和环境刺激）之间存在联系，而且这种联系可以进行简单的数学表达。其次，费希纳定律还表明内部世界和外部世界存在差异，刺激强度增加的效果不是绝对的，而是相对于已有感觉的强度。这反映了人类心理必定具有某些独特的、不同于物理学和生理学的规则。
（2）心理现象的定量研究方法。费希纳在心理物理学研究中创造了三种感觉测量方法，它们分别是：最小可觉差法、正误法和均差法。这三种方法虽然关注的只是最简单的心理过程——感觉，但它们第一次将人类的心理现象量化地表达出来，使人们有可能对人类心理进行实验研究。迄今为止，这些方法以及它们的变式仍被运用于心理学研究中。