費息納出生于德國鄉村的一個牧師家庭，5歲喪父，自幼在叔父家長大。16歲入萊比錫大學學習醫學，學習期間他曾用筆名“米舍斯博士”發表諷刺性的小品文，文章寫得頗為幽默。取得學位后，他依靠將法文的物理學和化學教科書翻譯成德文所取得的稿費度日和做研究工作。1822年畢業時，他的興趣由生理學轉向物理學和數學。1824年他任萊比錫大學的物理學講師，1826年電學中公布歐姆定律后，他也曾發表文章討論這方面的問題和物理學的其他問題。久而久之，他被學術界公認為是一名物理學家。

1834年費息納任萊比錫大學物理學教授，當時他33歲。他的興趣又從物理學轉向心理學，從事研究補色和后象等問題。他在研究后象時，由于長時間觀察陽光得了眼病，造成終生痼疾，一生受到再三復發的痛楚。

他的著作甚多，1860年出版的《心理物理學綱要》只是其中的一部，正是這部著作對心理學成為科學作出了很大貢獻。

首先，他把心理物理學定義為：“討論心物之函數的關系或相互關系的正確的科學”。他認為，感覺本身雖然不能測量，但是感覺是由一定的刺激量引起的，通過測量刺激強度就可以間接地測量感覺。只要解決了感覺和刺激之間的關系問題，就可能進一步研究心物關系的問題。按他自己的話說：1850年10月22日的早晨醒來時，他突然想起，感覺強度的增加并不是和刺激量的增加一一相應的，而是刺激按幾何級數增加，感覺按算術級數增加的。例如，1個鈴的聲音加上1個鈴的聲音，和10個鈴加上1個鈴的聲音相比，雖然都只是加上1個鈴的聲音，但聽起來前者所增加的聲音比后者大。10支燭光和1支燭光各加1支燭光，看起來也是后者的亮光增加得多些。所以，他認為刺激的增加和感覺的增加，不是絕對的，而是相對的。他曾稱這種想法不是取自韋伯，但他仍把這個結果稱作韋伯律，后來，人們稱為“韋伯—費息納定律”。

有趣的是，雖然費息納是個物理學家，但他很重視哲學理論。這表現在，為了論證他的泛靈論哲學，他把心和物的上述關系比作一個圓圈的外部和內部的關系，即歸結為物質和精神兩個方面的世界統一于靈魂之中的觀點。對于外界的刺激量必然大于內部的感覺量這一現象，他卻解釋說，其中的損失就猶如貨物通過海關必須繳納通行稅一樣：通過的刺激越多，損失的比值也越大。

為此，他把韋伯定律說成“刺激底均等的相對增加量，與感覺底均等的絕對增加成比例”，寫成公式為：Dr ／R=C（R=標準刺激，C=常數，Dr 等于必須增加才可覺察與R 所區別的刺激）。然后，他進一步推論說，感覺隨著刺激的對數而變化，再寫成公式是：S=KlgR（S=感覺，R=刺激，K=常數），意思是刺激作為幾何級數增加時，感覺作為算術級數增加。這樣一來，費息納的定律公式和韋伯的結論就由不同的含義而區別開了。韋伯那里只是指出刺激和感覺的比例關系，沒有涉及感覺強度；費息納的定律則表示物理刺激與其所引起的感覺強度的關系。費息納的科學實驗和他的哲學思想之間的矛盾，在前述的繆勒和黑姆霍茨那里也有所表現，但是，并不妨礙他們對科學作出的貢獻。這就是說，實驗的實踐是衡量真理的標準，實踐是第一位的。