Juuri ja juuri havaittava ero: Weber kuvaa juuri ja juuri havaittavaa eroa seuraavasti: ”Havainnoidessamme vertailtujen asioiden välistä eroa emme havaitse asioiden välistä eroa, vaan tämän eron suhdetta vertailtujen asioiden suuruuteen”. Toisin sanoen pystymme erottamaan suhteellisen eron, emme absoluuttista eroa asioiden välillä. Tai pystymme erottamaan jonkin vakiosuhteen, emme jonkin vakioeron. Weberin ensimmäinen työ jnd:n parissa liittyi painoeroihin, sillä jnd on ”kahden painon välisen eron vähimmäismäärä, joka on tarpeen niiden erottamiseksi toisistaan”. Tätä varten Weber havaitsi, että painojen välinen hienoin erottelukyky oli silloin, kun ne erosivat toisistaan 8-10 prosenttia. Jos kädessäsi olisi esimerkiksi 100 gramman painoinen palikka, toisen palikan olisi painettava vähintään 108 grammaa, jotta voisit havaita eron. Weber epäili myös, että vakiomurto pätee kaikkiin aisteihin, mutta on erilainen jokaisessa aistissa. Kun verrataan viivan pituuden eroja, eron on oltava vähintään 0,01, jotta ne voidaan erottaa toisistaan. Kun verrataan musiikin sävelkorkeutta, eroa on oltava vähintään 0,006 värähtelyä sekunnissa. Jokaisen aistin kohdalla tarvitaan siis jonkin verran lisää mittaustuloksia, jotta ero voidaan havaita.
Weberin laki: Gustav Theodor Fechnerin leimaama Weberin laki vahvisti, että aistitapahtumat voidaan suhteuttaa matemaattisesti mitattaviin suhteellisiin muutoksiin fysikaalisissa ärsykkeiden arvoissa.
ΔR/R = k ΔR: ärsykkeen määrä, joka on lisättävä, jotta saadaan aikaan jnd R: olemassa olevan ärsykkeen määrä K: vakio (erilainen kullekin aistille)
Weberin laki ei ole pätevä ärsykkeen lähestyessä aistimismodaliteetin ylä- tai alarajaa. Fechner otti vaikutteita Weberin laista ja kehitti sen, minkä tunnemme nykyään Fechnerin lakina. Fechnerin laki vaihteli ja kehittyi siinä, että Fechner oli kehittänyt uusia menetelmiä juuri ja juuri havaittavien erojen mittaamiseen eri aistimodaliteeteissa, jolloin mittaustulokset olivat tarkempia.
Kokeellinen psykologia: Weber työskenteli suurimman osan urastaan veljiensä Wilhelmin ja Eduardin sekä kumppaninsa Gustav Theodor Fechnerin kanssa. Näiden työsuhteiden aikana Weber suoritti tutkimuksia keskushermostosta, kuulojärjestelmästä, aivojen anatomiasta ja toiminnasta, verenkierrosta jne. sekä suuren osan aistifysiologian ja psykologian tutkimuksista. Seuraavat kohteet ovat osa Weberin panosta kokeelliseen psykologiaan:
Kokeellinen aaltoteoria: tutki virtausta ja aaltojen liikettä nesteissä ja kimmoisissa putkissa.
Hydrodynamiikka: löysi lait ja sovelsi niitä verenkiertoon. Vuonna 1821 Weber aloitti nuoremman veljensä Wilhelmin kanssa kokeiden sarjan nesteiden fysiikasta. Tämä tutkimus oli ensimmäinen yksityiskohtainen selvitys hydrodynaamisista periaatteista verenkierrossa. Weber jatkoi veren tutkimista, ja vuonna 1827 hän teki toisen merkittävän löydön. Weber selitti verisuonten elastisuuden veren liikkumisen aortassa jatkuvassa virtauksessa kapillaareihin ja arterioleihin.
Kahden pisteen kynnystekniikka: auttoi kartoittamaan kehon tuntoherkkyyttä ja kosketustarkkuutta kompassitekniikalla. Kompassin kärjet asetettaisiin eri etäisyyksille, jotta nähtäisiin, millä etäisyydellä kompassin kärjet koetaan kahdeksi erilliseksi pisteeksi yhden pisteen sijaan. Weber kirjoitti ja testasi myös muita aistimuksia koskevia ajatuksia, kuten terminaalisen kynnyksen, joka on korkein voimakkuus, jonka yksilö voi aistia, ennen kuin aistimusta ei voida enää havaita.
Weberin illuusio: ”kokemus kahden pisteen eroavaisuudesta, kun stimulaatiota siirretään epäherkkien alueiden yli, ja kahden pisteen lähentymisestä, kun sitä siirretään herkkien alueiden yli”. Weberin käyttämä monimuuttujainen koe, tarkat mittaukset sekä aistipsykologian ja aistifysiologian tutkimus loivat pohjan kokeellisen psykologian hyväksymiselle tieteenalana ja tarjosivat uusia ideoita 1800-luvun psykologikollegoille, joita he laajensivat.