我们已知道，詹姆士、杜威和安吉尔都只是提出机能心理学的思想观点，并没有形成体系，因而不能称为机能主义心理学，称得上机能主义心理学的是桑代克形成的心理学体系。
桑代克的心理学体系是在19世纪末和20世纪初形成的。当时美国社会正从自由资本主义进入垄断资本，大工业的机械化程度日增。联合企业并吞中小工厂，排挤手工劳动，限制印地安人的发展；社会内部紧张，存在着许多急需解决的爆炸式的问题。桑代克在他的《成人学习》（1928年）一书中说：
作为一个心理学家，考虑到由习俗和传统，控制人和社会的均势，把人的本能趋向用于现代工商业的操作，又不使整个社会制度因遭遇紧张而破裂，或者为维持生命新蕴藏着的激怒而爆炸，这是他久虑不安的。
桑代克是在威斯莱大学临毕业前一年学习心理学的。当时他想报考研究生和享受奖学金，专门学习了詹姆士的《心理学原理》（1890年）。1895年他转学到哈佛大学，并受教于詹姆士。在获得学士、硕士学位后，1896年他在哈佛大学的一个地下室里用小鸡进行实验。
后来，得到哥伦比亚大学卡特尔教授的资助，转到哥伦比亚大学继续攻读博士学位，改用猫和狗做被试进行迷笼实验。1898年在卡特尔的指导下，桑代克完成了博士课题，用题为《动物的智慧：动物联想过程的实验研究》发表他的博士论文，并成为他的成名之作。1899年他任该大学的教育学院心理学教师，1901年升为副教授，1903年升为专任教授。1905年他出版《心理学纲要》，这是一本系统阐述其联结主义心理学体系的著作，是通过动物实验形成的机能主义心理学。1911～1914年他先后发表三卷本的《教育心理学》，这是其联结主义心理学在教育领域中的应用成果，也是世界上第一部教育心理学专著。桑代克在哥伦比亚大学工作，直到1940年退休。以后，他曾回哈佛大学开讲座，以及从事心理学的研究工作，直到1949年逝世。
桑代克在美国心理学史上的最大贡献有以下几方面：
首先，通过动物行为的实验研究形成联结主义的心理学体系，将美国的机能心理学思想发展成为科学的心理学。那是因为，自冯特以来，心理科学的唯一标准就是必须通过实验来证实它的理论是可靠、真实的。桑代克的联结主义心理学恰好符合这样的标准。
其次，当时，所谓心理学的科学体系，必须有一定的规律作依据。桑代克通过动物行为的实验发现了动物学习的尝试错误和偶然成功的规律，而这个规律是任何人都可以通过重复实验取得证明的。它的具体实验是：
将饿猫放入迷笼中，笼外放着猫喜欢吃的鱼。笼内有门闩可以开关，但饿猫必须接触门闩，打开门，才能逃出笼来得食。
实验开始时，饿猫先在笼中乱抓乱咬，做许多无效动作。也许，它偶然接触门闩，打开了门，逃出笼来得食。
以后，实验动物通过多次的尝试错误和偶然成功的实验，它就渐渐地取得经验，最后把它放入笼中，它竟能直接打开门闩出来吃鱼了。桑代克把实验猫在迷笼获得的这种行为经验的过程，叫做学习。尝试错误和偶然成功是一种学习理论，它有学习的练习律和效果律等，并且说他找到了一条动物智慧发展的研究途径。
再者，他还把这一学习规律应用于人类学习，形成了教育心理学，从而为美国机能心理学开辟了一条正确而科学的研究途径而载入史册。不过，桑代克的心理学削弱了意识的作用，而为华生行为主义走向生物学化道路提供了思想理论上的依据。