桑代克據此認為，學習的實質就是有機體形成“刺激”（S）與“反應”（R）之間的聯結。他明確地指出“學習即聯結，心即是一個人的聯結係統。”同時，他還認為學習的過程是一種漸進的嚐試錯誤的過程。在這個過程中，無關的錯誤的反應逐漸減少，而正確的反應最終形成。根據他的這一理論，人們稱他關於學習的論述為“試誤說”。
通過大量的人和動物的實驗，桑代克總結了三條學習定律：
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貝勃規律
第一次刺激能緩解第二次的小刺激—“貝勃規律”
有一個關於“誘敵深入法”的有趣實驗。人們對報紙售價漲了50元或汽車票由200元漲到250元會十分敏感，但如果房價漲了100甚至200元，人們都不會覺得漲幅很大。人們一開始受到的刺激越強，對以後的刺激也就越遲鈍。
下麵的例子說明了這種“貝勃規律”。一個人右手舉著300克重的法碼，這時在其左手上放305克的法碼，他並不會覺得有多少差別，直到左手法碼的重量加至306克時才會覺得有些重。如果右手舉著600克，這時左手上的重量要達到612克才能感受到差異。即比前一種情況要多給一倍以上的刺激才會有所反應。所以要想辨別出刺激間的差異，刺激總量越大，其差額也必須越大。
1.準備律：準備律是反應者的一種內部心理狀態。一切反應是由個人的內部狀況和外部情境所共同決定的。因此學習不是消極地接受知識，而是一種活動。學習者必須要有某種需要，體現為興趣和欲望。此外良好的心理準備還應包括對該情境起反應所必不可少的素養和能力準備。
2.練習律：桑代克認為，練習次數的多少，影響刺激和反應之間練習的穩固程度。練習越多，練習越緊密，小雞越清楚要采取什麼行動，逃脫的速度越快；練習越少，練習就不夠緊密，小雞就越難找到出口。
3.效果律：桑代克認為，哪一種行為會被“記住”，會與刺激建立起聯係，取決於這種行為產生的效果。例如，迷宮是一個刺激，小雞在迷宮中會作出多種行為反應，但大多數反應都不能幫助它們逃出迷宮，而另一些行為則使它們得以逃脫並得到食物。因此，小雞就記住了這些有效的行為，將迷宮這個刺激和這些有效的行為聯係起來了。以後，一進迷宮，它們就知道作出什麼反應。凡導致滿意結果的行為被加強，而帶來煩惱的行為則會被削弱或淘汰。“效果律”後來被持這種學習觀的理論家發展成為“強化”學說，其中行為主義的代表人物斯金納（B.F.Skinner）對桑代克的“試誤說”進一步研究並作出了卓越的貢獻。
桑代克通過多年的實驗，研究動物與人類的學習心理。他最關心的問題是如何通過教育來改變人性，並且發表了許多專門的著作，被譽為美國動物心理學和教育心理學的主要創始人。他在動物學、教育心理學、兒童心理學和心理測驗等方麵的獨特研究，曾在西方心理學界和教育界產生過很大的影響。他的許多重要著作被譯成中文，對中國心理學界和教育界也有很深的影響。
桑代克主要著作包括：《教育心理學》（三卷本，1903/1913－1914年）、《動物智慧》（1911年）、《教育心理學概論》（1914年）、《智力測驗》（1926年）、《課程研究》（1928年）、《成人的學習》（1931年）、《人類的學習》（1931年）、《需要、興趣和態度的心理學》（1935年）、《人類與社會秩序》（1940年）等。