黑姆霍茨是缪勒的学生和缪勒在柏林大学教授讲座的直接继承人。黑姆霍茨把缪勒的感官神经特殊能力说，比作牛顿发现的万有引力定理那样具有同等的科学价值，并在许多方面发展了缪勒的见解。黑姆霍茨出身于中学教师家庭，自幼爱好物理学和数学，年轻时在柏林一个医科专业学校学习医学。1842年获得博士学位后，当过7年军医，但他的兴趣在研究物理学，并在物理学、生理学和心理学上做出巨大贡献。1847年他发表了关于能量转化的论文，1850年测定神经传导速度和反应时间等。在心理学上，他的主要贡献是关于感觉心理学方面的。他承认感觉是由客观事物引起的并能正确地反映这些事物的属性，但他认为客观事物千变万化，我们感觉到的仅仅是事物的现象，是外物的符号或象征，不能认识外物的真正性质。显然，这是错误的。
他在《生理光学手册》中按缪勒的感官神经特殊能力说提出了颜色知觉的三色说。他认为，视网膜内有三种不同的神经纤维，它们分别具有感受和红色、绿色、紫色的波长相应的感光色素。这些色素感光之后，使不同的神经细胞产生神经冲动，这些冲动再传到大脑皮质的视觉中枢，于是分别引起红色、绿色或者紫色的感觉。当复杂的光波以不同强度的比例作用于视网膜时，便根据色混合原则产生不同的彩色感；当各波长相等时，则产生白色或无彩色感觉。后来有人发现在人的视网膜中央凹部附近有三种不同的视锥细胞：一种对一定波长的红光吸收最多，称为感红视锥细胞；一种对绿光吸收最多，称为感绿视锥细胞；一种对紫光吸收最多，称为感紫视锥细胞。这些发现是对黑姆霍茨的视觉三色说最有力的支持。
黑姆霍茨在《乐音感觉论》一书中阐述了他的听觉共鸣说。他认为，感受声音的生理机制在内耳的基底膜，它是感受声波的机构。基底膜上有长短不同的神经纤维1.8万至2万条，它们由短到长排列成序。每一条纤维只对一个特殊的声波振动发生作用，当内耳的三块听骨传导一定振动至耳蜗的外淋巴腺体时，基底膜便产生一定的共鸣，从而产生高低不同的声音感觉。这就是他所说的听觉共鸣说。现在，这个学说仍然在应用。
应该指出，黑姆霍茨的三色说和听觉共鸣说都是约翰内斯·缪勒神经特殊能力说的具体应用，这是随着科学进步对感觉的主观性解释深入到神经纤维所得，是前无古人的。虽然，它仍存在着争论，至今也未得到最后解决。此外，在讨论知觉的时候，黑姆霍茨曾提出“无意识推论”这一术语。他认为，在知觉中有许多不能直接经验到的东西都是根据以往经验附加在知觉上的。这种知觉活动既是无意识的，又是由“推理”归纳得来的。正如联想的心理活动一样，本来联想是有意识的，只因为重复的联想次数多了，便成为无意识的。这种无意识推理可以由经验得来，也可以由练习去掉。因为它是学习所得，当然也可以由学习去掉。下面要说的是韦伯对感觉的测量和研究。