Составив список бессмысленных звукосочетаний (около 2300 слогов, выписанных на карточках), Эббингауз экспериментировал с ними на протяжении пяти лет. Основные итоги этого исследования он изложил в ставшей классической книге «О памяти» (1855). Прежде всего он выяснил зависимость числа повторений, необходимых для заучивания списка, от его длины, установив, что при одновременном прочтении запоминается, как правило, 7 слогов. При увеличение списка требовалось значительно большее число его повторений, чем количество присоединенных к первоначальному списку слогов. Число повторений принималось за коэффициент запоминания.
Разработанный Эббингаузом метод сохранения заключался в том, что через определенный промежуток времени после того, как ряд был заучен, вновь предпринималась попытка его воспроизвести. Когда определенное количество слогов не могло быть восстановлено в памяти, ряд снова повторялся до его правильного воспроизведения. Число повторений (или время), которое потребовалось для восстановления знания полного ряда, сопоставлялось с числом повторений (или временем), затраченным при первоначальном заучивании.
Особую популярность приобрела вычерченная Эббингаузом кривая забывания. Быстро падая, эта кривая становится пологой. Оказалось, что наибольшая часть материала забывается в первые минуты после заучивания. Значительно меньше забывается в ближайшие последующие минуты и еще меньше – в ближайшие дни. Сравнивалось также заучивание осмысленных текстов и бессмысленных слогов. Эббингауз заучивал текст «Дон Жуана» Байрона и равный по объему список слогов. Осмысленный материал запоминался в 9 раз быстрее. Что же касается кривой забывания, то она в обоих случаях имела общую форму, хотя в первом случае (при осмысленном материале) падение кривой шло медленнее. Эббингауз подверг экспериментальному изучению и другие факторы, влияющие на память (например, сравнительную эффективность сплошного и распределенного во времени заучивания).
Эббингаузу принадлежит также ряд других работ и методик, поныне сохраняющих свое значение. В частности, им был создан носящий его имя тест на заполнение фразы пропущенным словом. Этот тест стал одним из первых в диагностике умственного развития и нашел широкое применение.
Хотя Эббингауз и не разработал специальной теории, его исследования стали ключевыми для экспериментальной психологии. Они на деле показали, что память можно изучать объективно, не прибегая к субъективному методу, выяснению того, что происходит в сознании испытуемого. Была также показана важность статистической обработки данных с целью установления закономерностей, которым подчинены, при всей их прихотливости, психические явления. Эббингауз разрушил стереотипы прежней экспериментальной психологии, созданной школой Вундта, где считалось, что эксперимент приложим только к процессам, вызываемым в сознании субъекта с помощью специальных приборов. Был открыт путь экспериментальному изучению, вслед за простейшими элементами сознания, сложных форм поведения – навыков. Кривая забывания приобрела значение образца для построения в дальнейшем графиков выработки навыков, решения проблем и др.
Эббингауз основал психологические лаборатории в университетах Берлина, Бреслау и Галле. В 1902 г. вышло имевшее огромный успех руководство «Основы психологии», которое автор посвятил памяти Фехнера. Основанный Эббингаузом «Журнал психологии и физиологии органов чувств» явился первой попыткой выйти за рамки «цеховых» изданий и представить результаты научных исследований широкой публике; тому способствовали высокие требования к ясности и доступности стиля публикаций.
Эббингауз не создал формальной психологической системы, не основал собственной научной школы. Да он едва ли и стремился к этому. Тем не менее ему удалось занять исключительное место в истории психологической науки. Настоящим мерилом ценности ученого является то, насколько его взгляды и выводы прошли проверку временем. А с этой точки зрения Эббингауз оказал на науку влияние даже более значительное, чем Вундт. Исследования Эббингауза привнесли объективность количественных и экспериментальных методов в изучение высших психических функций. Именно благодаря Эббингаузу работа в области изучения ассоциаций из теоретизирования об их свойствах превратилась в подлинно научное исследование. Многие из его заключений о природе обучения и памяти остаются справедливыми даже столетие спустя.