Marbe fit son doctorat à Leipzig sous l’égide de Wilhelm Wundt. Il s’intéressa tout d’abord à des problèmes classiques de psychophysique, de perception et de langage. Il rejoignit l’école de Würzburg où il contribua à la doctrine d’une pensée sans image avec ses travaux expérimentaux sur le jugement. Plus tard il se tourna vers la psychologie appliquée en étudiant la psychologie industrielle et autres problèmes annexes.

Concernant le jugement, Marbe découvrit que, tandis qu’un sujet peut sans peine déterminer lequel de deux poids est le plus lourd, il est incapable de décrire le processus fondant sa décision. Jusque là les lois de la logique étaient généralement considérée comme équivalente aux lois de la pensée. Pour Marbe au contraire, le jugement n’est pas un processus conscient et n’est pas un pur contenu mental. Le jugement est un concept logique et non pas psychologique. Il résulte de ces caractéristiques que la méthode d’introspection systématique utilisée s’avère peu adéquate pour saisir les mécanismes sous-jacents à ce type de fonctionnement de la pensée.

L’essentiel de ces recherches apparaît dans  "Experimentell-philosophische Untersuchungen über das Urteil, eine Einleitung in die Logik" (1901).