Сеченов начал строить свою психологическую систему, основываясь на понятии «рефлекса». Он делает набросок «мозговой машины», понимая под ней не простое передаточное устройство внешнего раздражителя на движение, а механизм, снабженный несколькими центральными придатками (всего их — четыре), от действия которых и зависит конечный эффект внешнего импульса. Эта «машина», по Сеченову, способна объяснить основные свойства человеческого поведения.
Безусловно, эта модель Сеченова была заметно откорректирована впоследствии, но главное было сделано — намечен новый естественно-научный способ объяснения психических актов, выступивших как действия «мозговой машины», а не бессубстратной души.
Сеченов надеялся, что благодаря научным представлениям о мозге удастся «создать» людей-«рыцарей», которые обязательно будут совершать только высоконравственные поступки с неотвратимостью зрачкового рефлекса на свет. Это была «сциентистская» иллюзия, которая отражала социальный смысл экспериментов Сеченова над мозгом.
После первого психологического трактата Сеченов опубликовал «Физиологию нервной системы» (1866) и «Физиологию органов чувств» (1867) Последняя работу направляла мысль Сеченова непосредственно в область психологии, где на рубеже 70-х гг. XIX столетия происходили события, которые привели к независимости этой науки и от философии, и от физиологии.
Против Сеченова выступил профессор-юрист К. Д. Кавелин в книге «Задачи психологии», отвечая на которую Сеченов наметил свой план построения психологии как опытной науки в статье «Кому и как разрабатывать психологию». Кавелин вместе с другими противниками Сеченова истолковывал его позицию так, словно он лишает психологию самостоятельности, превращая ее в придаток физиологии. Сам Сеченов за основу своей программы принял постулат о «родственности» психического и физиологического «по способу происхождения», т.е. по механизму совершения. Такая ориентация дала психологии ее основную аксиому, которую Сеченов сформулировал так' «Мысль о психическом акте как процессе, движении, имеющем определенное начало, течение и конец, должна быть удержана как основная». Содержание же психологии составляет ряд учений «о происхождении (протекании процесса) психических деятельностей».
По этой схеме Сеченова, психический акт, подобно нервному, имеет наряду с центральной фазой начальную и конечную, непосредственно соединяющие его с внешней средой. Триединый психический акт, по мнению Сеченова, принципиально неразделим. Это значит, что предметом психологического исследования должен быть процесс, развертывающийся не в сознании (в сфере бессознательного), а в объективной системе отношений, т.е. процесс поведения, начальную фазу которого составляют внешние влияния (эта идея является исходной для материалистических теорий). Главными психическими элементами являются чувствование и действие, а принципом построения поведения — согласование действия с выполняющим сигнальную роль чувствованием, которое трактуется как одна из разновидностей сигнала. Понятие о чувствовании становится в ряд с другими автоматическими регуляторами. А связь осуществляется так: мозг получает сигналы не только от внешних предметов, но и от мышечной системы, в результате чего и строится поведение.
В работах «Кому и как разрабатывать психологию» и «Элементы мысли» Сеченов поставил перед собой задачу проследить развитие сложных психических форм из элементарных.
В своей программе преобразования психологии в самостоятельную опытную науку Сеченов возлагал главные надежды на объективный метод — наблюдения за генезисом и эволюцией индивидуального поведения. Но он не смог преобразовать свою теоретическую модель в экспериментальную программу, в чем заключалась слабая сторона его плана разработки психологии (этим занялись его последователи Павлов, Бехтерев и др.).
Объективная психология представлялась Сеченову следующим образом: им был осуществлен переворот, состоящий в радикальном перемещении отправного пункта анализа непосредственно с данных феноменов сознания, веками считавшихся первой реальностью, на объективное, психически регулируемое поведение, познаваемое, подобно другим явлениям науки, только опосредованно.
Первичными для Сеченова являлись взаимодействия организма и среды, а психические продукты — производными от них. Однако методологические ресурсы сеченовской программы были ограничены: сознание человека непостижимо вне влияния социальных факторов. Сеченов же знал только один вид детерминации — биопсихический. Поэтому бесперспективность его замыслов ограничивалась пределами сигнально-психической регуляции поведения организма.