Очень важное значение для науки имеет его теория мозговой организации высших психических функций человека. Александр Романович определял высшую психическую функцию как сложную форму психической деятельности. Она включает в себя движущие мотивы, цели, исполнительные и контролирующие механизмы психического процесса. За реализацию психических функций отвечают определенные мозговые структуры. Эти структуры — строго дифференцированные образования, объединенные в различные системы. Общие и локальные физиологические процессы (закономерности функционирования соответствующих нейтронов) отвечают за различные аспекты высших психических функций и за различные формы их нарушений. На основе этой теории А.Р. Лурия разработал методы нейропсихологической диагностики нарушения высших психических функций, а также способы их восстановления.
В начале 1950-х гг. он вновь обратился к изучению психических процессов у детей. В этой области его особенно интересовали проблемы формирования регулирующей функции речи. В то время он работал в Институте дефектологии АПН РСФСР, где получил доступ к обширному клиническому материалу. Его двухтомный труд «Проблемы высшей нервной деятельности нормального и аномального ребенка», вышедший в 1956—1958 гг , стал логичным завершением этого периода его жизни, поскольку включил в себя все вопросы, которыми занимался ученый в то время.
В частности, Лурия подробно изучал переход ребенка от внешних способов опосредования к внутренним. Оказалось, что процесс опосредования произвольного запоминания проходит несколько этапов. Так, например, младшие дошкольники еще не могут использовать свой рисунок в качестве мнемотехнического средства, а старшие дошкольники уже способны применить свои рисунки в целях запоминания, однако не отражают в них характерных особенностей запоминаемого материала.
В младшем школьном возрасте изображения становятся более выразительными, в них выделяются типичные свойства запоминаемых объектов, что значительно повышает эффективность процесса запоминания. У подростков рисунок совершенно теряет свое значение средства, улучшающего произвольное запоминание, т.к. продуктивность его не зависит от того, используется ли прием с рисунком или нет. Основной вывод, который Лурия приводит в этой книге, заключается в том, что подобный путь развития — от внешнего опосредования к внутреннему — проходят и другие познавательные процессы. Александр Романович внес вклад в историческую психологию. Изучая проблему общественно-исторической детерминации психики, он определил, что внешние (исторические, социальные) условия, общественные формы, в которых существует человек, во многом определяют характер и психологическую структуру его познавательных процессов. Эти положения были позже доказаны экспериментально.
