Alig észrevehető különbség: Weber az éppen észrevehető különbséget a következőképpen írja le: “az összehasonlított dolgok közötti eltérés megfigyelésekor nem a dolgok közötti különbséget észleljük, hanem ennek a különbségnek az arányát az összehasonlított dolgok nagyságához képest”. Más szóval, a relatív különbséget vagyunk képesek megkülönböztetni, nem pedig a dolgok közötti abszolút különbséget. Vagy: valamilyen állandó arányt tudunk megkülönböztetni, nem pedig valamilyen állandó különbséget. Weber első jnd-vel kapcsolatos munkája a súlykülönbségekkel volt kapcsolatos, amennyiben a jnd a “két súly közötti minimális különbség, amely szükséges ahhoz, hogy megkülönböztessük őket”. Ehhez Weber azt találta, hogy a súlyok közötti legfinomabb megkülönböztetés akkor volt, ha azok 8-10%-kal különböztek egymástól. Például, ha egy 100 g-os tömböt tartunk a kezünkben, a második tömbnek legalább 108 g súlyúnak kell lennie ahhoz, hogy észrevegyük a különbséget. Weber azt is gyanította, hogy minden érzékszervre egy állandó tört vonatkozik, de minden érzékszervnél más és más. Amikor a vonalak hosszának különbségeit hasonlítjuk össze, legalább 0,01-es különbségnek kell lennie ahhoz, hogy a kettőt meg lehessen különböztetni. A zenei hangmagasság összehasonlításakor legalább 0,006 rezgés/másodperc különbségnek kell lennie. Tehát minden érzékszerv esetében szükség van némi mérésnövekedésre ahhoz, hogy különbséget lehessen megállapítani.
Weber törvénye: A Gustav Theodor Fechner által címkézett Weber-törvény megállapította, hogy az érzékszervi események matematikailag kapcsolatba hozhatók a fizikai ingerértékek mérhető relatív változásaival.
ΔR/R = k ΔR: az ingerület mennyisége, amelyet hozzá kell adni ahhoz, hogy egy jnd R: a meglévő ingerület mennyisége K: állandó (minden érzékszervnél más)
Weber törvénye érvénytelen, amint az inger az érzékszervi modalitás felső vagy alsó határához közelít. Fechner a Weber-törvényből merített ihletet, és kidolgozta azt, amit ma Fechner-törvényként ismerünk. A Fechner-törvény abban változott és fejlődött, hogy Fechner új módszereket dolgozott ki a különböző érzékelési modalitások éppen észlelhető különbségeinek mérésére, így a mért eredmények pontosabbak lettek.
Kísérleti pszichológia: Weber pályafutása nagy részében testvéreivel, Wilhelm és Eduarddal, valamint társával, Gustav Theodor Fechnerrel dolgozott együtt. E munkakapcsolatok során Weber a központi idegrendszerrel, a hallórendszerrel, az agy anatómiájával és működésével, a keringéssel stb. kapcsolatos kutatásokat, valamint az érzékszervi fiziológiával és pszichológiával kapcsolatos kutatások nagy részét végezte el. Az alábbi tételek Weber kísérleti pszichológiához való hozzájárulásának részét képezik:
Kísérleti hullámelmélet: folyadékokban és rugalmas csövekben a hullámok áramlását és mozgását tanulmányozta.
Hidrodinamika: törvényszerűségeket fedezett fel és alkalmazott a keringésre. Weber 1821-ben öccsével, Wilhelmmel együtt kísérletsorozatot indított a folyadékok fizikájával kapcsolatban. Ez a kutatás volt az első részletes beszámoló a vérkeringés hidrodinamikai elveiről. Weber folytatta a vérrel kapcsolatos kutatásait, és 1827-ben újabb jelentős felfedezést tett. Weber az erek rugalmasságával magyarázta a vér mozgását az aortában a vér folyamatos áramlásában a kapillárisokba és az arteriolákba.
Kétpontos küszöbtechnika: segített a test érzékenységének és tapintásélességének feltérképezésében az iránytű technikával. Egy iránytű pontjait különböző távolságokra állították, hogy megnézzék, milyen távolságban érzékelik az iránytű pontjait két külön pontnak, nem pedig egyetlen pontnak. Weber más, az érzékeléssel kapcsolatos elképzelésekről is írt és tesztelt, többek között a terminális küszöbértékről, amely az a legmagasabb intenzitás, amelyet az egyén érzékelhet, mielőtt az érzékelés már nem érzékelhető.
Weber-illúzió: “két pont eltérésének élménye, amikor az ingerületet érzéketlen területeken mozgatják, és két pont konvergenciája, amikor érzékeny területeken mozgatják”. Weber többváltozós kísérletekkel, pontos mérésekkel, valamint az érzékszervi pszichológia és érzékszervi fiziológia kutatásával megalapozta a kísérleti pszichológia mint tudományterület elfogadását, és új ötleteket adott a 19. századi pszichológustársak számára, amelyeket tovább bővíthettek.