在巴黎跟隨沙可期間，弗洛伊德被沙可的思想所鼓舞。在這一時期他從一個神經學家轉變為一名精神病理學家，從對軀體的研究轉向對心理的研究。弗洛伊德對精神分析的興趣是在
1884 年與 J.布洛伊爾合作期間開始產生的。布洛伊爾是一位非常杰出的醫生，不但幫助弗洛伊德排憂解難，而且還使弗洛伊德學會用新方法治療癔病。
1882 年 11
月他已經從布洛伊爾的病人安娜·歐的病例了解到催眠及宣泄療法（布洛伊爾稱為“談話治療法”）的效果，巴黎回到維也納以后，他進一步考慮同布洛伊爾一起研究安娜·歐病例。這時候，弗洛伊德已從沙可那里學到有關治療歇斯底里病癥的方法。他在接受布洛伊爾的研究成果的基礎上，進一步深入地探索其中隱含的問題，終于發現了催眠療法的奧秘，揭示出催眠療法的使用范圍及其與人的內在精神狀態的關系。為了使催眠術更臻完善，1889
年夏，弗洛伊德親自到法國南錫，試圖向多年應用催眠術的法國醫生們求教，他說服一個病人跟他一塊到南錫去接受催眠治療。就在這次治療這位女病人的過程中，弗洛伊德同法國醫生本漢的討論得出了一個重要的結果，即認為催眠療法的作用是有限的，另外他發現并非所有的患者都能接受催眠，最后弗洛伊德放棄了催眠術而轉向自由聯想。
1895
年，弗洛伊德將自己與布洛伊爾共同研究歇斯底里病癥的成果寫成《歇斯底里研究》一書。這本書的出版，為弗洛伊德的精神分析學的創立奠定了理論基礎。在研究歇斯底里癥的過程中，弗洛伊德在醫學史和心理學史上第一次使用了“精神分析學”這個概念。1897
年，在其父親去世后的一年，弗洛伊德開始了他的自我分析，進行自我分析的主要方法是對自己的夢進行解析。他認為心理障礙是由于性緊張累積而引起的，這種分析結果導致
1900 年《夢的解釋》一書的出版，該書現在被許多人推崇為弗洛伊德最偉大的著作。然而，這本書也遭到大量批評，出版后的 8 年間只售出 600
冊。而弗洛伊德從中只獲得相當于 209 美元的稿費。在其一生余下的時間里，弗洛伊德一直堅持自我分析，每天工作的最后半小時被用于自我分析。
從 19 世紀 90
年代開始，他在嘗試了多種治療技術。先是沙可所使用的催眠暗示；然后試用了聚精會神的技術，就是他把手按在病人的額頭上并促使其回憶；布洛伊爾使用的渲泄的技術，即發掘個人問題并以語言表達出來而獲得不良情緒的擺脫和釋放。這個時候，弗洛伊德已經年過四十，但他的精神分析理論卻幾乎沒有多少發展。隨著《夢的解釋》一書的出版，精神分析運動逐漸發展起來。這時在弗洛伊德周圍聚集著一批年輕的學者，成立了星期三心理研究小組，或稱維也納精神分析小組，1902
年發展成立心理分析學會，當時參加的人后來都變成了杰出的分析學家，包括 A.阿德勒、O.蘭克、費登、和 C.榮格。
弗洛伊德將榮格視為自己的繼承者，然而，此時精神分析小組內部出現了裂痕，主要原因是阿德勒、蘭克和榮格等人均因與弗洛伊德理念不合而逐漸發展了他們自己的理論和風格，而這一事實又不為弗洛伊德所理解。于是，原先的精神分析小組因沖突和急診而瓦解。蘭克被開除出弗洛伊德圈子，阿德勒于
1911 年離開這一小組建立了個體心理學，榮格于 1914 年與弗洛伊德分道揚鑣建立了分析心理學。