以自然科学观为价值定向，以实证主义为哲学方法论，采用观察、实验等自然科学的研究方法对人类的心理与行为进行客观、量化研究，以期探索人类心理普遍规律，进而达到对心理与行为预测、控制目的的心理学研究取向。

16世纪文艺复兴开始后，以物理学为代表的自然科学挣脱了宗教神学的桎梏，形成了建立在经验主义原则基础上的理性主义的科学态度，大大改变了人类认识世界的方式。受此影响，英国哲学家J.洛克、T.H.霍布斯、D.哈特莱以及德国的H.von亥姆霍茨、E.H.韦伯、G.T.费希纳等人都开始借鉴自然科学方法来研究心理过程，心理学的科学主义倾向初露端倪。1879年德国心理学家W.冯特创立了世界上第一个心理学实验室，正式宣告用自然科学的方法来研究意识，奠定了心理学研究的自然科学化立场，被看成是心理学作为一门科学正式独立的标志。科学心理学诞生后，在发展过程中逐渐形成了自然科学取向和人文科学取向两大阵营，其中构造心理学、机能心理学、行为主义、认知心理学等被看作自然科学心理学的典型代表，此后的认知神经心理学、生态心理学、进化心理学等也陆续加入这一阵营。自然科学心理学一直占据心理学的主流地位。

自然科学心理学的特点主要表现在：①坚持自然科学的科学观。在自然科学心理学看来，自然科学遵循价值无涉原则和经验证实原则，前者主张在研究中排除所有成见，保持不偏不倚的中立态度，对研究对象进行如实地观察和描述；后者强调一切学科的一切知识都必须是实证的、经验的，两者都秉承一种客观主义的认识论，认为只有经过客观实证获得的知识才是唯一真正的科学知识，主张心理学应该采用这种自然科学的研究范式，成为一门纯粹客观的自然科学。②在研究对象上，强调可观察性、可验证性。受自然科学观的影响，自然科学心理学只研究一切可以被观察的、被实证的事实，如感觉、知觉、记忆、表象等人类较低级的心理现象及外显行为，而人的复杂的、高级的心理活动（如意识，与社会历史文化现象有关的心理内容等）由于不能被有效观察或实验证实而被排除在心理学的研究范围之外。这一取向反映了自然科学心理学“自然化”的人性观，即将人视作具有物理特征的自然物、动物或机器，是客观的、机械的存在；是由部分构成的，可进行还原分析和因素分析。③在研究方法方面，坚持实证主义和方法中心。为了实现心理学的科学化，自然科学心理学以实证主义作为哲学方法论基础，把从自然科学中提炼出的实证方法看作达至真理的唯一有效的方法，主张心理学研究应广泛采用观察、实验等客观方法对心理现象进行数量化研究；并进一步把使用客观、实证的方法作为衡量心理学科学性的唯一标准，呈现出方法中心的倾向。④在研究目标和任务上，自然科学心理学把探讨心理事实，探索变量之间的因果关系，发现心理与行为的普遍规律，从而使其对人类心理进行有效预测与控制作为立足点或努力方向。

自然科学心理学的优势和历史贡献毋庸置疑。它注重方法的科学性，强调知识的可靠性、有效性和精确性，直接促成了心理学的独立和科学化；促进了心理学的繁荣与发展；揭示了人类心理与行为背后的某些普遍规律，对认识人的自然属性具有积极的意义。但其缺陷十分明显：自然科学心理学表现出的唯实证主义、方法中心、还原主义、元素分析等限制了心理学的研究范围，忽视了人的高级心理属性、人性的完整性和主观能动性，导致对人性的误读；限制心理学研究方法的发展；弱化心理学的理论建设；忽视社会文化因素对人的心理与行为的影响，研究结论缺乏生态效度，导致心理学与人的现实生活的疏离；对人文取向心理学进行否认排斥，加剧心理学内部的矛盾冲突，导致心理学的分裂。