方法論基礎
弗洛伊德不想去建立一種有關無意識的實驗方法，也不歡迎別人試圖實驗性地去驗證他的觀點。20世紀30年代，美國心理學家S.羅森茨韋格曾寫信給弗洛伊德，談到他希冀用實驗的方法檢驗精神分析理論。弗洛伊德在回信中非常簡潔地作了答覆：“我頗有興趣地檢查了你們試圖驗證精神分析命題的實驗研究，我不會對這種實證給予很高的評價，因為這些命題所依賴的可靠觀察的豐富性使它們與實驗驗證無關。當然，這么做是無害的。”
弗洛伊德據以建立精神分析的“可靠觀察的豐富性”由他的臨床病例所組成。他將與患者的談話記錄作為科學資料，將對這些資料的分析作為研究的科學方法。對弗洛伊德來說，成功的治療本身並非目的，而是為精神分析理論的可靠性提供證據。這裡，對弗洛伊德最具吸引力的，是通向科學心理學的生理學道路。
在弗洛伊德時代，最常見的神經症是歇斯底里，它表現為心因性軀體症狀，諸如軀體麻木和感知缺失等。1896年，弗洛伊德曾寫過一篇文章，第一次宣布歇斯底里並非魔鬼纏身，也非道德淪喪，而是一種具有心理病源（尤其是性）的症狀。遺憾的是，當時的精神病學和神經病學協會主席R.馮·克拉夫特-埃賓卻把弗洛伊德的觀點稱之為“科學的神話”。
弗洛伊德的這一觀點起始於他1894~1895年所寫的手稿《科學心理學之規劃》，從中可以發現通向科學心理學的生理學道路。當時，弗洛伊德為兩個目標所苦惱：第一是檢驗，如果有人引進定量的思考，那么心理機能的理論會是什麼形態；第二是如何從精神病理學中汲取一些可為科學心理學所利用的東西。在該手稿中，弗洛伊德闡釋了他的意圖：“建立一門屬於自然科學的心理學，把人的心理過程看作是可用物質微粒來說明的量化決定狀態。”為此，他發展了關於心靈和行為的普遍理論，使用的完全是生理學的和量化的術語。例如，動機被描述為神經元之間的間隙處（現稱突觸）引起緊張的結果，這種緊張使人感到不快，跨越間隙，緊張最終得以釋放；記憶被解釋為神經元間隙處滲透性（現稱突觸強度）的改變，這是連線著的神經元重複興奮的結果。用相似的量化神經病學方法，弗洛伊德解釋了從妄想到認知的全部“心理機能”。
繼那部手稿以後，弗洛伊德開始從事自我分析。藉助這種方法，他發現了出現在心理無意識中的行為和心理事件的原因，並區分了“真性神經症”和“心理神經症”。前者是真正軀體病症，由“某種神經病毒增加或減少所引起”；後者包括歇斯底里，是由“心因性的或依靠無意識觀念的情緒作用所引起”的。
隨著自我分析方法的運用，弗洛伊德開始從機械生理學解釋轉向進化生物學解釋。那時的大多數科學家，包括馮特，接受了德國達爾文主義先驅E.海克爾的“生源定律”。根據“生源定律”，個體的發生重演了種族發生，也就是說，“任何生物的胚胎是對它的種系發生道路的重複”。由此，一個人類胎兒經歷了兩棲階段、爬行階段、簡單的哺乳階段等等，直到他形成人的雛形。於是，弗洛伊德把“生源定律”擴展至心理發展，作為其研究性心理發展階段的方法論基礎。
無意識概念的演變
無意識概念是不能為傳統的意識心理學家所接受的。在這些心理學家看來，心理科學是意識的科學。例如，弗洛伊德的導師F.布倫塔諾就堅持拒絕無意識概念。W.詹姆斯贊同布倫塔諾的觀點，認為假設無意識的存在有著科學上的危險性。由於界定上的無意識是無法觀察到的，因此它很容易成為一種實用的工具，藉此構造無法測量的理論。
然而，弗洛伊德卻堅持無意識的概念，並把無意識的理論視作“精神分析研究的頂峰”。1895年，弗洛伊德和J.布洛伊爾合作出版了《歇斯底里研究》一書，書中提及了一個名叫安娜的病例。布洛伊爾採用催眠療法，讓安娜在催眠期間訴說自己的症狀。結果發現，每當安娜進入催眠狀態並訴說自己的症狀時，她就會感到症狀的減輕；每當她回憶起那些原本已經忘記的引起事件的原因時，就會有所康復。例如，她拒絕用玻璃杯喝水，因為她曾看見一條狗從玻璃杯中舔水。當她意識到這一真正原因時，她馬上就能用玻璃杯喝水了。
弗洛伊德整理了安娜的病例，與此同時還蒐集了其他一些歇斯底里病例。這些都包含在《歇斯底里研究》一書的理論一章中。在這一章里，弗洛伊德稱歇斯底里成疾“主要由往事引起”，也即患者曾經經歷了業已被壓抑的情感創傷。消極情緒未能被事件所喚起，而是和記憶一起被扼殺（壓抑）。但是，這些情緒仍然存在於無意識之中，並且作為一種症狀表現出來。這些觀點表明，弗洛伊德開始從純醫學生理學角度轉向無意識過程的心理學角度。不久，弗洛伊德發現催眠並非唯一可以揭示無意識的方法；患者還可以通過治療家的解釋指導，在毫無障礙的談話期間慢慢地了解他們自己的無意識。1896年，弗洛伊德首次採用“精神分析”術語來描述他那新的、非催眠的技術。
除了病例的依據外，弗洛伊德的無意識理論還有其哲學基礎，那就是笛卡爾的“他人心理”。笛卡爾認為，我們往往根據自己內心推斷過的無意識結論去推斷他人的意識。弗洛伊德認為，正如我們從他人可以觀察到的表達和行動中推斷出心理的存在一樣，我們也可以在我們自己的個案中這么做。“在我的心中有另一種心理”，或者說“一個人內部的第二意識”。這種意識的特徵在於，“它們似乎與我們不相容，甚至令人難以置信”。
據此，弗洛伊德提出了關於無意識心理空間的“地形”概念，也即欲望還沒有變成意識之前所存在的地方。在弗洛伊德看來，所有的心理事件均始於無意識，在那裡它們受到檢驗，以確定它們是否能被意識所接受。只有通過審查，無意識的欲望才有可能變為意識，如果它通不過，就不會被允許進入意識。通過審查的欲望不會直接導致意識，只是“有可能成為意識”；介於無意識和意識之間的這一空間稱作“前意識”。由此可見，無意識不只是地形中的一個地方，它還是一個從意識中分離出來的系統，並且具有自己的奇異原則。與意識相反，它免除了邏輯的和情感的不穩定性，不隨時間的變化而改變，並且完全與外界現實脫離接觸。
後來，心理的地形模型（意識、前意識、無意識）被結構模型所取代。在結構模型中，心理由三個成分組成：先天的、非理性的和追求滿足的本我（無意識系統）；習得的、理性的和指向現實的自我（意識加前意識）；道德的、價值的超我（有意識的審查者）。弗洛伊德認為，以往關於意識、前意識和無意識的地形概念，隨著結構觀點的採納“開始失去了意義”。
心理發展的驅力
弗洛伊德從生物學角度把心理發展的驅力還原為性，使之成為心理發展的核心驅力。在弗洛伊德看來，性是一種生物驅力，它既有可能使一個人從事社會能夠接受的建設性的活動，也有可能使一個人蒙患神經症。例如，就真性神經症而言，性在其中起著重要的作用，因為真性神經症的“神經病毒”是由錯誤的性經驗（諸如手淫和禁慾）所引起的。然而，心理神經症的情況則有所不同，性在其中扮演了更多的心理學上的角色：就歇斯底里症狀而言，這種神經病的起因是患者的童年期由於性誘姦而引發的心理創傷所致。此外，孩提時代的性幻想也有可能是成年期神經症的關鍵起因。
弗洛伊德曾先後寫過三篇文章：《性心理失常》、《幼兒期的性慾》和《青春期變化》。嗣後，他把這三篇文章集成一書，題為《性學三論》。心理發展的驅力理論便源自於此。
在第一篇文章中，弗洛伊德提出了兩個重要的觀點：（1）在性反常的反面，確實存在一些先天的東西。社會所謂的“性反常”，僅指性本能的一個部分的發展，它的活動集中在性感區而非生殖器。（2）所有的神經症都具有性的基礎，起因於患者在對付自身性慾某一方面上的無能為力；神經症患者以症狀代替了反常的性慾。
在第二篇文章中，弗洛伊德指出，神經症患者的主要問題在於生命最初5年兒童對性感覺的對抗。弗洛伊德的基本論點是兒童具有性感覺。然而，兒童期的性感覺與成人期的性感覺完全不同，他們是自我中心的，或者說是自戀的。兒童最初是從一些分布於身體的性感區受到刺激而獲得快感的，這些性感區有嘴唇、肛門、生殖器，甚至周身皮膚。從自我擺弄獲得的快感是自戀性的，但這種強烈的感覺以後會作為成人指向性慾對象的部分性慾。兒童和父母處理早期性感覺的方式對成年後的人格有很大的影響。
在第三篇文章中，弗洛伊德轉向了成人性慾。成人的性慾始於青春期。兒童期的性慾由於父母和社會的力量使之壓抑下來，進入潛伏期。到了青春期，成熟的變化重新喚起潛伏著的性本能。在健康的人群中，性慾導向其他異性。在性行為反常的個體中，與某些童年期本能相聯繫的快感強烈到足以替代生殖器活動。神經症患者被異常的性要求所征服，並且將其性要求轉變成了症狀。
在《性學三論》的結論中，弗洛伊德提出了一個在他以後的歲月中居於文化分析中心地位的概念，即“升華”。它是性慾變化的最重要形式。我們既可以直接表達我們的性慾望，也可以壓抑它們，還可以利用性能量促使其轉向高級的文化活動，諸如藝術、科學和哲學。這最後一個過程就是升華，它把本能的驅力轉向了對文明的貢獻。
