智力發展研究是布魯納教育心理學研究的重心。從早期的認知探索研究到后來的思維、動機學習的研究，均與兒童的智力發展相關。他曾試圖建立一門“成長科學”，涵蓋一切有關認識人類成長過程和促進這一過程的領域。他認為，人類根據所掌握的有關科學規律，通過教育能使兒童迅速地從完全無助的狀態轉變為一個有意識、有能力的大寫之人。教育教學就是促進兒童成長的一種努力。人們要依據兒童成長的有關理論來為兒童設計適合其特征的教學活動，從而有利于兒童的健康成長。
在皮亞杰認知發展理論的基礎上，布魯納通過大量的研究，從心理學的角度揭示了兒童認知發展將經歷動作表征、映象表征和符號表征這三個階段。人類的智力發展始終是會沿著這三種表征系統的順序前進的。他認為兒童是憑借自己的認知結構去了解把握事物，再現事物表象的。兒童最初的認知結構是動作表征，即他們的認知多數是通過行為而產生的，他們的表征是與他們的手足的直接動作聯系在一起的。這種認知結構是刺激與反應的直接聯結。大約5歲以前的兒童就處于這一動作表征。6～10歲的兒童認知發展到映象表征階段，即以內在意象為基礎，把事物當作視覺或聽覺的想象、動作掌握或表現的狀態。符號表征比映象表征更概括，是以抽象的、任意的和更靈活的思想體系為基礎的階段。它是依據語言符號來表征事物的認知方式，是最高級的認知階段。處于符號表征階段的兒童能夠把握事物的本質，并理解事物之間的邏輯關系。
布魯納指出，智力的發展在很大程度上依賴于從外部進入知覺因素的增長，各種技術的逐步掌握。這種技術具體體現在文化之中，由文化的使者，如教師、科學家等通過某種對話，如教學來傳遞的。所以，“教育過程的核心在于為受教育者提供幫助和對話的機會，以便他把具體經驗轉譯為更加有力的標志系統或更有次序的體系”。他認為，社會必須著手培養年輕的下一代，通過教育等方式使他們在有限的時間里獲得作為社會成員所必備的知識，并促進他們的智力發展。這就要求教育工作者應首先了解掌握年輕一代必須有待知曉的東西，以及他們認知發展的特點，并通過轉換使這些東西為年輕一代易于接受。由此，教師的素養就至關重要，尤其是要熟悉和掌握教育學、心理學的知識，才能正確地選擇教育的內容和方法進行最佳的教學設計和研究，才能卓有成效地進行知識的傳遞、能力的訓練、品德的培養，才能減少工作的盲目性，提高教育教學效果。另外，由于人們學習的時間有限，而所面對的信息和知識則是無限的，這就要求學生能夠掌握作為社會成員所必備的文化科學知識，而避開不需要的學習內容。因此，學校教育必須強調學習遷移和一般法則的學習。這種一般法則的學習可以使學生舉一反三，達到事半功倍的學習效果。
布魯納認為，兒童智力的發展并非按固定的程序來的，而是以并進式出現的。外在的動力，特別是教育可以加速其成長。所以，向兒童傳授科學知識、概念，不必被動地等待兒童認知發展的自然過程，而是為兒童創造學習的準備，使學習內容轉化為兒童易于接受的形式，向他們提供一些具有挑戰性且合適的機會，促使學生迅速向前邁進，引導學生的智力發展。
在學習方法上，布魯納進行了長期、大量的研究，提出了發現學習這一重要方法。掌握學科的基本結構對于促進學生的認知發展具有重要意義。那么用什么方法讓學生掌握基本結構呢？布魯納主張運用發現學習法，讓學生自己去發現基本結構，像科學家那樣去思考、探索未知，最終達到對所學知識的理解和掌握。由此，掌握基本結構和發現學習的有機結合成為布魯納結構主義教育理論的一大特色。
布魯納認為，學習一門學科不僅是“學會什么”，讓學生成為這門學科的“小型圖書館”，而是讓學生參與獲得知識的過程，“學會如何學習”。學習的過程就是一個探索知識的過程。應該把發現學習作為兒童教學的主要形式和方法，創設條件引導兒童從所見的事物表象去探索具有規律性的潛在結構，鼓勵兒童去發現知識和奧秘，去掌握學科的結構。他指出，“用自己的頭腦親自獲得知識的一切形式”都可以稱為發現學習。在學校教育中教師要十分注意對學習情境的了解與安排，并使學生掌握學習的探索方法，不僅要指導學生對未知世界進行探索，更要引導學生憑借自己的力量對人類文化知識實現“再發現”。這就要鼓勵兒童運用自己的頭腦積極思考和探索，讓兒童找到所學內容與他們已經掌握的知識相關聯系的地方，使新舊知識之間產生遷移，更好地理解、掌握新知識。因為兒童是發現學習的主體，所以在學習過程中必須讓兒童活躍起來，使他們能夠運用自己的頭腦和能力去思考、發現和解決問題，并最終取得成功，得到樂趣，受到鼓舞。
根據發現學習的特點，布魯納提出了發現學習的六大步驟：第一，提出和明確使學生感興趣的問題，通過這些問題引起學生的興趣和好奇心。第二，使學生感到這種問題具有某種程度的不確定性，以激起他們探究的欲望。第三，提供解決問題的多種可能性的假設，開闊學生的思路。第四，協助學生收集與問題解決有關的資料，豐富學生的知識經驗。第五，組織學生審查有關資料，從中得出應有的結論。第六，引導學生用分析思維去證實結論，使問題得以解決。實施發現學習的關鍵在于教師要采用靈活多樣的教學方法，創造良好的學習情境，激發兒童學習的內在動機，培養學生運用假設、對照、操作的發現技能，鼓勵學生首先運用直覺思維，然后由直覺思維過渡到分析思維，讓學生在運用信息和解題技能方面進行實踐，了解掌握基本概念、基本原理，促使學生產生正向遷移，由此舉一反三，聞一知十，實現發現學習。
