佛洛伊德對人類有強烈的興趣，這是驅使他選擇當醫生的原因。二十五歲取得醫學博士學位，最初研究的是動物神經學，後轉至巴黎研究歇斯底里症，一八九五年與其老師布洛伊爾（Josef Breuer）共同出版《歇斯底里症研究》（Studien über Hysterie），並逐漸發展出精神分析學派，將原本用於治療精神病患的精神分析方法用於探尋一般人的潛意識。
一九○○年，四十四歲的佛洛伊德出版《夢的解析》，起初乏人問津，賣了八年僅讓佛洛伊德賺得二百零九美元的版稅，卻沒有讓他對人類潛意識和夢的研究熱情卻步。一九○二年起開始舉辦著名的「星期三心理學會」，初期成員包括榮格（Carl Gustav Jung）和阿德勒（Alfred Adler），為「國際精神分析協會」的雛型。後陸續出版《日常生活的精神病理學》（Zur Psychopathologie des Alltagslebens，一九○四年）、《性學三論》（Drei Abhandlungen zur Sexualtheorie，一九○五年）等。
第一次世界大戰後，佛洛伊德的精神分析工作達到巔峰，這時他嘗試把精神分析應用到一直深深吸引他的人類文化現象上，發表《圖騰與禁忌》（Totem und Tabu，一九一二年）、《一個幻覺的未來》（Die Zukunft einer Illusion，一九二七年）、《文明及其不滿》（Das Unbehagen in der Kultur，一九三○年）等著作。從一九一五起，他先後三十一次被提名諾貝爾獎醫學獎，一九三六年更被羅曼．羅蘭提名諾貝爾文學獎，但始終未能獲得。
