Фехнер был одним из тех немногочисленных немецких ученых, чьи исследования, выполненные в XIX в., заложили фундамент современной экспериментальной психологии. Вклад этих ученых может быть оценен в связи с развитием науки, начавшимся в Германии с XVIII в. и особенно коснувшимся экспериментальных исследований в области физиологии. Значительное изменение университетских программ в Германии, в частности появление философии как отдельной дисциплины, скорее способствовало "чисто научным" исследованиям, нежели обучению практиков-профессионалов. Наконец, следует принять во внимание "дух времени" эпохи "романтизма" и связанные с ним поиски целостности человеческой природы. Эти тенденции составили фон, на котором развивались исследовательские интересы и методология Фехнера. Его вклад в психологию отражает тот поиск творческого синтеза экспериментальных исследований и метафизических теорий, который занимал его на протяжении всей жизни.
Получив образование в области медицины, физики и химии в Лейпциге в 1822, Фехнер посвятил несколько лет изучению механики и электричества, а также переводу французских научных статей на немецкий язык. Он был назначен заведующим кафедрой физики Лейпцигского университета в 1834, главным образом за его исследования батареи гальванических элементов. Находясь на этом посту, он опубликовал работу, посвященную субъективному восприятию цвета и остаточным изображениям. В то же время он продолжает интересоваться метафизикой и публикует свою умозрительную книгу Das Buchlein vom Leben nach dem Tode под псевдонимом "Доктор Мизес". Он оставил место заведующего кафедрой в 1839 из-за нервного расстройства и ослабления зрения, вызванного, в ходе его исследований феномена остаточных изображений, длительными наблюдениями за солнцем. Свои главные открытия он сделал уже после своей отставки. К формулировке логарифмического соотношения между интенсивностью ощущения и интенсивностью физического раздражителя Фехнер пришел, по-видимому, интуитивно - однажды бессонной ночью, 22 октября 1850. Он назвал это соотношение "законом Вебера", но теперь оно известно как "закон Фехнера" и является основой психофизических исследований. Первые рассуждения об этом законе приведены в его философской книге Zend-Avesta. Впоследствии Фехнер обнаружил, что увеличение интенсивности раздражителя значительно отличается от действия с постоянной интенсивностью. Он провел обширные экспериментальные исследования для проверки этих фактов и представил отчет о них в своей самой известной книге Elemente der Psychophysik.
Затем Фехнер попытался применить экспериментальные методы в изучении эстетики. Он доказывал, что вопросы красоты могут быть сформулированы в научных терминах, и предложил свои принципы красоты. Однако его вклад в этой области носил скорее методологический, чем теоретический характер, и принципы, которые он вводил, сейчас имеют только исторический интерес. Он советовал использовать эмпирические методы, основанные на изучении реакций на произведения искусства и на специально сконструированные упрощенные модели. Когда два варианта "Мадонны" Гольбейна были выставлены рядом в Дрездене, Фехнер изучал предпочтения, выказываемые посетителями выставки. Это исследование представляет собой первую попытку сформулировать эстетическое суждение на основе мнения непрофессионалов, а не внутреннего видения небольшой группы экспертов. В ответ на предложение Цайзинга, сделанное в 1855, считать соотношение Фидия 1:1,618 фундаментальным законом эстетического суждения Фехнер провел серию исследований, в ходе которых систематически изменял отношение сторон прямоугольных карточек и спрашивал испытуемых, какие пропорции для них наиболее привлекательны. Далее участники эксперимента сами рисовали прямоугольники, которые они полагали самыми оптимальными. Затем измеряли стороны, для того чтобы выяснить, насколько пропорции выбранных и нарисованных фигур соответствуют "золотому сечению". Замысел этих экспериментов не показался бы неуместным и сегодня: столько литературы посвящено проблеме "золотого сечения", а его значение и сейчас представляется не более ясным, чем во времена Фехнера.
Фехнер занимает особое место в истории экспериментальной психологии, и вопрос о том, кого считать основателем этой дисциплины - его или Вундта, остается открытым. Проблемы, которые он затрагивал, все еще остаются предметом исследований. Он обеспечил несколько методологических прорывов, значительно повлиявших на развитие психофизики. Его подход оказал влияние на теорию регистрации сигналов, а его "внутренняя психофизика" интерпретируется сейчас как предвосхищение коннекционизма в когнитивных науках. Закон Фехнера имел широкое применение везде, где количественно измеряют психологические суждения, например, функция пользы Фехнера-Турстоуна в теории принятия решений. В рамках эстетики стратегия исследования, введенная Фехнером, а именно, построение простых аналогов сложных композиций и проверка взаимосвязи между свойствами этих упрощенных форм и эстетических суждений ("эстетика снизу вверх"), остается доминирующим подходом в психологии искусства. Эту стратегию переняли более поздние исследователи, например Биркхоф, предложивший математическую связь между эстетическими ценностями и порядком и сложностью произведений искусства, и Берлайн, который в исследованиях "новой" экспериментальной эстетики интерпретировал порядок и сложность в терминах, почерпнутых из теории информации и теории возбуждения.
Еще более важным является тот факт, что теоретические принципы и экспериментальная работа Фехнера были представлены в такой строгой манере, что послужили образцом для его современников - Гельмгольца, Маха и Фолькманна, и, следовательно, показвали, что рассмотрение психических процессов может соответствовать общепринятой форме научного рассуждения. Это заложило фундамент научной психологии.