Являясь отраслью психологической науки, педагогическая психология располагает двумя основными методами получения психологического факта, который может быть подвергнут научному анализу, – наблюдением и экспериментом. Однако специфика предмета современного психолого-педагогического исследования порождает особые модификации в использовании указанных методов. В педагогической психологии существенно возросла роль психологического эксперимента. Лабораторный эксперимент по частоте использования в психолого-педагогическом исследовании заметно уступает естественному эксперименту. Осуществляемый в условиях учебно-воспитательного процесса, естественный эксперимент позволяет изучать познавательную деятельность учащихся, особенностей формирующейся личности и межличностные отношения в социально организованных и преднамеренно изменяемых экспериментатором условиях, близких к естественной обстановке. Весьма важным для педагогической психологии является особый вариант естественного эксперимента – формирующий (обучающий) эксперимент. Здесь изменения психической деятельности испытуемых прослеживаются в результате активного воздействия исследователя (выступающего в роли педагога) на испытуемого (ученика). Так, все данные, свидетельствующие о возможности усвоения абстрактных понятий в младшем школьном возрасте, были получены в итоге целого ряда обучающих экспериментов. Особый способ получения психолого-педагогических данных – так называемый близнецовый метод. Сущность его – сопоставление в условиях наблюдения и эксперимента психического развития однояйцовых близнецов. Это позволяет, принимая во внимание идентичность их наследственного фонда, вычленить влияние целого ряда факторов среды и воспитательных воздействий. Изучение развития психики ребенка можно вести по методу поперечного среза, когда исследователь стремится узнать о психологических особенностях данного момента формирования психики. Подобные срезы, неоднократно повторяемые, позволяют получить сведения о значительном числе испытуемых. Порой психологи изучают одного и того же испытуемого на протяжении значительного времени (иногда в продолжение ряда лет), последовательно фиксируя ряд существенных изменений в его психике. Подобное изучение именуется продольным исследованием. Педагогическая психология широко применяет огромное количество конкретных исследовательских методик, включающих в себя все виды наблюдения и эксперимента и их модификации (беседу, анализ продуктов деятельности, тесты и т. д.).