對於心智活動，人們已經思考了幾千年。有關思維的第一種批判性思維是哲學探索，它一直延續到今天。哲學是一門嚴謹的學科，它通過邏輯和結構論證來提出、反駁、修改或贊同理論。它可以處理任何主題，除了大腦和語言之外，不需要使用任何工具，但它並不是一門科學。哲學的問題在於它不易被經驗主義所證明，或者波普爾認為更重要的是被證偽。
16世紀，由於解剖學家開始發現更多關於人體構成以及人體如何工作的奧秘，一些科學家開始研究大腦和神經系統可能的工作方式。研究身體系統的生理學提供了一種新的方法來研究心智及其與身體的互動，並為哲學家提供了新的信息和觀點。
一種新的範式在19世紀中葉出現了。1859年，英國博物學家查爾斯·達爾文（Charles Darwin，1809年—1882年）在自己關於物種起源的開創性著作中提出了「自然選擇進化論」，這改變了人們對人類在世界上的地位以及對科學和知識的思考方式。人類和動物不再那麼清晰地被劃分開，現在，只能稱之為人類與其他動物之間的差異，這使許多人感到不舒服。但是，如果人類和動物沒有如此大的差異，人們也許可以從研究動物的認知和發展中收集有用的信息。這使比較心理學中的研究（動物的心理實驗）成為一個探索人類思維的、潛在的有用工具。與此同時，科技的進步意味著一些心理過程可以被測量、觀察和記錄。心理學作為一門獨立的學科出現，心理學家開始通過實驗接近大腦。在達爾文的《物種起源》一書出版20年後，第一個實驗心理學的實驗室開張了。
