Redan vid sekelskiftet började psykoterapin växa fram som en behandlingsmetod, och under den senare delen av 1800-talet började man även inom medicinen undersöka neurofysiologiska och psykologiska samband. Eftersom läkarna fram tills upptäckten om dessa samband hade försökt behandla psykologiska tillstånd på ett biologisk vis hade man ej lyckats bota tillstånden, så förhoppningarna att kunna bota dessa psykologiska tillstånd med psykologiska metoder istället var stora. Några av de som började med att behandla psykologiska tillstånd på detta vis var exempelvis Joseph Breuer från Österrike. Vad han gjorde var att försänka sina patienter i ett hypnotiskt tillstånd som gjorde att de kunde minnas viktiga händelser som de inte kunde minnas i vaket tillstånd, vilket gjorde att både de kroppsliga och psykiska besvären försvann. Viktiga händelser kunde till exempel vara traumatiska upplevelser från barndomen. Breuer var den som lade grunden för den psykoanalytiska teorin om att det råder konflikter i vårat undermedvetna.

Sigmund Freud, grundaren av psykoanalys, var en elev till Breuer och tillsammans skrev de boken ”Studien über Hysterie” som publicerades 1895. Det tog inte lång tid förrän Freud började gå sin egen väg och gick ifrån hypnosen en aning för att istället utveckla psykoanalysen. Psykoanalytikerna själva vill ibland skilja mellan psykoanalys och psykoterapi, men många utanför denna krets menar att psykoanalys är en metod inom psykoterapin.

Det var i slutet av 1800-talet som Freud och Breuer bedrev sina studier, och ungefär samtidigt som detta började man även att studera inlärning och minne inom den experimentella psykologin. De två mest kända som arbetade med detta är Pavlov, som studerade klassisk betingning, och Skinner som studerade operant betingning. Studierna de bedrev handlade om att på ett effektivt sätt lära sig nya responser till gamla stimuli, och formade grunderna för en mer inlärningsbaserad teori. Ett ännu mer radikalt sett att se på resultaten av studierna var att man även kunde påverka människors beteende med hjälp av så kallade förstärkningsmekanismer, och man behövde således inte ens bry sig om de undermedvetna, och mer svåråtkomliga, psykologiska processerna. Detta var starten för beteendeterapin.

De efterföljande psykoterapeutiska metoderna som utvecklades under 1900-talet byggde mer eller mindre på teorierna bakom psykoanalysen, det vill säga de undermedvetna, eller omedvetna, processerna och hur man ska behandla dem. Det finns två utvecklingslinjer för detta: den ena handlar om att förstå psykiska processer teoretiskt, som bland annat Freud, Jung, Adler, Melanie Klein och Karen Horney företrädde; den andra handlade snarare om själva utformningen av den psykoterapeutiska tekniken där man förespråkade olika typer av terapier, såsom gruppterapi, kroppsterapi, familjeterapi och stödterapi.

De allra första effektstudierna av psykoterapi publicerades redan i början av 1900-talet, men den empiriska forskningen kring psykoterapi växte sig inte stark förrän på 1950-talet.