Epoux de Charlotte Bühler, bien connue en psychologie de l’enfant, Karl Bühler appartient au courant de la psychologie de la pensée qui, conformément à la philosophie des actes de conscience dont il est issu, a fortement souligné le rôle des intentions, des orientations ou des "schèmes anticipateurs" de la conscience dans la structuration du contenu de cette même conscience.

Outre des intérêts pour la psychologie comparative et les processus de perception, Bühler s’attache particulièrement à l’étude du développement. Aimant théoriser par triade, il distingue trois étapes incarnées par les concepts d’instinct, d’habitude et d’intellect. De plus la pensée se caractérise selon lui par trois types différents basés sur la conscience des règles, la conscience des relations et la conscience de l’intention. Il privilégie des mécanismes de développement ancrés dans le biologique aux dépens de déterminations sociales du comportement.

Karl Bühler est par ailleurs connu dans l’histoire de la psychologie pour avoir découvert "l’insight", qu’il appelait "Aha-Erlebnis", dans ses recherches sur la résolution de problème. Bühler s’est opposé à l’interprétation que les gestaltistes, et en particulier Köhler, ont fait de ce phénomène observé également dans les comportements intelligents des singes supérieurs. Alors que Köhler concevait l’insight comme une réorganisation du champ perceptif s’expliquant par des lois d’équilibre interne aux configurations de neurones, pour Bühler il s’agissait d’un processus d’intuition purement intellectuelle, et donc interne à la pensée.

"Die Geistige Entwicklung des Kindes" (1918), et "Umriss der Seelischen Entwicklung des Kindes" (1930) représentent ses contributions majeures à la psychologie de l’enfant.