Tolman, davranışçıların parçacı yaklaşımına karşı çıkarak öğrenmenin amaçlı olduğunu savunmuştur. Hayvanlar ve insanlar üzerinde yaptığı araştırmalarda, öğrenmenin deneme-yanılma ile değil, çevreyi keşfetme ve zihinsel mekânsal haritalar ('bilişsel harita') oluşturma süreciyle gerçekleştiğini deneysel olarak göstermiştir.
Bandura, insanların sadece doğrudan pekiştireçlerle değil, başkalarının davranışlarını gözlemleyerek, taklit ederek ve bilişsel olarak işleyerek öğrendiklerini savunmuştur. Gözlem yoluyla öğrenme modelinde bireyin çevresindeki modellerin ödüllendirilmesi veya cezalandırılması dolaylı yoldan öğrenmeyi tetikler.
Nörofizyolojik araştırmalara göre insan beyninin sol yarım küresi zihinsel ağırlıklıdır; nesneleri ve adları hatırlama, kelimeleri ve kavramları belleme işlevlerini üstlenir. Analitik bir yapıya sahip olan sol yarım küre, konuşma, yazma ve ayrıntıların fark edilmesinde daha aktif rol oynar.
Beynin sağ yarım küresi ise sol yarım küreden farklı olarak sezgilerle ilgilidir, yüzleri hatırlar ve analitik dilden ziyade görüntülerle düşünme yeteneğine sahiptir. Her iki yarım küre birbirini tamamlayıcı niteliktedir ve beyin paralel bir işlemci olarak eş zamanlı çalışır.
Amerikalı bilim adamı John B. Watson, Pavlov’un çalışmalarını temel alarak davranışçı yaklaşımı geliştirmiştir. Watson’a göre öğrenme, bir uyarı alma ve o uyarıya reaksiyon hazırlama sürecidir; öğrenme sürecinde sadece bitişiklik ve sıklık ilkeleri geçerlidir, pekiştireçlere gerek duyulmaz.
Hull, öğrenmeyi matematiksel bir modelle ve mantıksal tümdengelim (dedüksiyon) yöntemiyle açıklamaya çalışmıştır. Davranış sürecinde dışsal uyarıcının duyu sinirlerinde yarattığı etkinin uyarıcı ortadan kalktıktan sonra da birkaç saniye sürdüğünü öne sürerek bu duruma 'uyarıcı izi' adını vermiştir.
Gestalt ekolünün öncülerinden Köhler, şempanzeler ve insanlar üzerinde yaptığı deneylerle içgörüsel öğrenme ve problem çözme yaklaşımını incelemiştir. Problem çözme sürecinde ön çözümden sonuca geçişin ani ve keskin bir şekilde gerçekleştiğini, bu yolla edinilen deneyimlerin uzun süre hatırlandığını kanıtlamıştır.