Последний период научного творчества Блонского можно назвать собственно психологическим. В это время он пишет «Очерки детской сексуальности» — любопытную книгу, которая построена на диалоге с психоанализом. (Небезынтересно отметить, что в начале двадцатых Блонский выступил одним из сооснователей Русского психоаналитического общества, в работе которого в той или иной мере принимали участие многие видные психологи той поры — Выготский, Лурия и др.).

Книги Блонского «Память и мышление», «Развитие мышления школьника» (обе, как и «Очерки детской сексуальности», вышли в 1935 году) и примыкающие к ним представляют собой обширный и незавершенный цикл трудов, в которых, опираясь на теорию отражения, Блонский дает диалектический анализ процессов памяти, восприятия, мышления и воли в связи с конкретной деятельностью человека в условиях обучения. Он формулирует генетическую, или стадиальную, теорию памяти, рассматривая память в развитии, вскрывая ее связь с речью и мышлением.

В противоположность сложившемуся в эмпирической психологии взгляду на существование четырех разорванных, не связанных между собой и неподвижных видов памяти (моторная, аффективная, образная и вербальная), Блонский видит в них четыре последовательных ступени, каждая из которых наряду с общими имеет и свои специфические законы. Он показывает, как память, поднимаясь в связи с развитием на более высокую ступень, приближается к мышлению. «Речь — та область, где память и мышление теснейшим образом соприкасаются настолько, что трудно подчас решить, что в речи принадлежит памяти, а что — мышлению: то и дело одно переходит в другое». Здесь, как и во многих других проблемах, его внимание привлекают взаимосвязи, взаимопереходы, превращения одних функций в другие, что вообще характерно для советской психологии того времени.