В «Очерке научной психологии» Блонский обобщает представления о предмете научной психологии и ее методах, характеризует общие черты поведения живых существ и человека; подробно останавливается на социально-экономических основах человеческого поведения, на формах инстинктивно-эмоционального и рассудочного поведения.
В «Реформе науки» Блонский сформулировал важные для советской психологии мысли: «Научная психология есть социальная психология» и «Человек есть homo technicus». Человеческое поведение, считал он, «не может быть иным, как социальным», и, «с генетической точки зрения сопоставляя деятельность человека с деятельностью других животных, мы можем характеризовать деятельность человека как деятельность такого животного, которое пользуется орудиями».
Советская психология в 1920-е гг. в трудах Блонского находила и всячески использовала идеи, связанные с внедрением материализма при исследовании психологических явлений, использованием объективных методов исследования, опиравшихся на принципы генетического подхода к человеческому поведению и сближавших психологию с жизнью и практическим переустройством общества.
В 1924—1928 гг. Блонский стал одним из ведущих теоретиков педологии. Комплексный подход к развитию, характерный для педологии, весьма импонировал Блонскому.
Характеристика детских возрастов являлась одним из направлений его педологических исследований. В 1920-е гг. возрастная периодизация сводится им в основном к биологическим признакам (развитие зубов, эндокринных желез, состав крови и т.п.). Все разнообразные особенности поведения ребенка, образующие «возрастной симптомокомплекс», объяснялись увеличением количества материи (ростом массы организма).
Но впоследствии Блонский заявлял, что «характеристика каждой возрастной стадии должна быть комплексной: не какой-нибудь один признак, а своеобразная связь признаков характеризует тот или иной признак».
Уже в 1928 г. начался вызванный разочарованием в этой отрасли науки отход Блонского от педологии. «Занятия педологией, — писал он в это время, — все больше и больше убеждают меня в поверхностности обычных педологических исследований. Стремясь углубить их, я все больше углубляюсь в психологию».
Последний период научного творчества Блонского многие исследователи называют собственно психологическим. В это время он пишет книгу, полемизирующую с психоанализом как направлением в психологии, — «Очерки детской сексуальности».
Книги Блонского «Память и мышление», «Развитие мышления школьника» и примыкающие к ним труды представляют собой обширный и незавершенный цикл работ, в которых Блонский дает диалектический анализ процессов памяти, восприятия, мышления и воли в связи с деятельностью человека в условиях обучения. Он формулирует генетическую, или стадиальную, теорию памяти, которая исследует память в развитии, вскрывает ее связь с речью и мышлением.
В эмпирической психологии было принято выделять четыре разорванных, не связанных между собой и неподвижных видов памяти (моторная, аффективная, образная и вербальная). Блонский смотрит на них как на четыре последовательных ступени, каждая из которых имеет свои специфические законы. Он показывает, как память поднимается на более высокую ступень, приближается к мышлению: «Речь — та область, где память и мышление теснейшим образом соприкасаются настолько, что трудно подчас решить, что в речи принадлежит памяти, а что — мышлению: то и дело одно переходит в другое».
В последних произведениях Блонского развитие памяти и мышления связывается с общим развитием человека. Блонский планировал реализовать программу исследовательских работ по изучению комплекса психических процессов — восприятия, памяти, мышления, речи, воли и чувств — в их единстве и развитии.
Блонский пользовался среди студентов и коллег огромным уважением и популярностью, однако ему так и не удалось создать собственную научную школу, способную развить его идеи. Не последнюю роль в этом сыграли его личные качества: он вел очень замкнутый образ жизни. В последние годы из-за тяжелой болезни он нечасто появлялся на рабочем месте в Институте психологии. Из-за отсутствия живого общения, совместной творческой деятельности не сформировалась и школа, которая достойно продолжила бы дело учителя. Умер П.П. Блонский в феврале 1941 г., оставив после себя труды, навсегда вошедшие в фонд работ, заложивших основы современной научной психологии.