Борьба стихийно-материалистического направления с идеализмом и религиозными воззрениями достигла большой остроты в области физиологии и психологии. Хотя сторонники прогрессивного направления нередко прибегали к упрощенно-механистическим толкованиям, но их заслуги в опровержении традиционных религиозно-метафизических представлений несомненны.
Французский физиолог Клод Бернар (1813—1878) сделал попытку (не поднимаясь, впрочем, выше механистического материализма) свести физиологические явления к химическим реакциям и стал одним из основоположников физиологической химии, систематически прибегающей к эксперименту. Еще раньше Ч. Белл (1774—1842) в Англии и Ф. Мажанди (1783—1855) во Франции исследовали функции нервов по передаче восприятий органов чувств мозгу и приказов тех или иных участков мозга органам и мышцам. Эти исследования впервые пролили свет на контрольную функцию мозга.
Превращение психологии в самостоятельную область знания, начавшееся в XVIII в., завершилось ко второй половине XIX в. Область психологических исследований значительно расширилась. Под влиянием смежных отраслей естествознания стал применяться эксперимент (труды Э. Вебера, Г. Фехнера, И. Миллера, Г. Гельмгольца и др.). Однако введение эксперимента, способствовавшее открытию многих психологических и психофизических закономерностей, дало лишь весьма ограниченные результаты вследствие того, что в психологии едва ли не острее, чем в других отраслях естествознания, проявлялась борьба между реакционными, идеалистическими или дуалистическими, и передовыми материалистическими и диалектическими течениями. Многие представители экспериментальной психологии, стоя на порочных методологических позициях, истолковывали данные эксперимента предвзято и неверно.
Естественнонаучное, материалистическое объяснение психических явлений нашло свое выражение в трудах основоположника передовой русской физиологической школы И. М. Сеченова (1829—1905) и его последователей. Ведя непримиримую борьбу с идеализмом и дуализмом, Сеченов утверждал, что по способу происхождения все акты сознательной и бессознательной жизни суть рефлексы. Учение об условных рефлексах показало, что многообразные проявления высшей нервной деятельности являются результатом постоянных взаимоотношений организма и среды.