Гельмгольц, дотримуючись ідеї єдності природи, математично обґрунтував закон збереження енергії і положення про те, що живий організм є фізико-хімічним середовищем, у якому зазначений закон точно виконується. Цей висновок завдав нищівного удару по віталізму. Впроваджуючи фізичні методи в нервово-м'язову фізіологію, Гельмгольц виміряв швидкість поширення збудження в нервовому волокні. Отримані результати започаткували вивчення «часу реакції» — однієї з головних тем експериментальної психології, що зароджувалася. Вони мали важливий також філософський зміст, оскільки розсіювали упередження про те, що нервово-психічні акти як явища особливого порядку відбуваються миттєво і не підлягають виміру. Він висунув на передній план роль м'язових рухів і відчуттів у формуванні просторового образа і запропонував гіпотезу «несвідомих умовиводів», за якою сприймання величини предмета виводилося зі зв'язку між реальною величиною зображення на сітківці і ступенем напруги м'язів, що пристосовують око до відстаней.
