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。