Son œuvre a été définie comme une psycho-biologie à la fois génétique, comparative, dialectique et matérialiste. Son concept central est la comparaison des étapes motrices et mentales de l'enfant normal et des bloquages et insuffisances fonctionnelles de l'enfant handicapé.
A la différence de Piaget qui considère qu'un stade du développement doit être atteint dans tous les domaines avant que la progression vers un autre stade ne débute, Wallon ne décrit pas de "stades" stricts avec des paliers. Il estime que les stades se chevauchent et s'imbriquent de façon complexe, discontinue, ponctués par des crises (d'opposition, d'adolescence, etc.), des conflits et des mutations. Le passage d'un stade à l'autre n'est pas une simple amplification mais un remaniement, une transformation brusque impliquant conflit et choix entre un ancien et un nouveau type d'activité. Pour Wallon, chaque stade "plonge d'une part dans le passé mais empiète d'autre part sur l'avenir". Il met donc l'accent sur l'interdépendance des facteurs biologiques (maturation du système nerveux) et sociaux dans le développement psychique
Une telle conception a le mérite de rendre compte de la complexité et du dynamisme de l'évolution de l'enfant mais rend difficile les repères de développement selon l'âge.
On peut schématiser ainsi le développement de l'enfant selon Wallon:
C'est le stade de l'activité motrice réflexe avec adaptation sociale progressive des réponses motrices et agitation diffuse lors des émotions. La vie psychique du bébé se traduit par des mouvements sans coordination ni but externe. Une évolution n'est possible que par le rapport dialectique entre les facteurs neuro-biologiques de maturation et les facteurs sociaux de relation (action de l'entourage familial) qui sert d'intermédiaire entre le physiologique et le psychique.
"Je n'ai jamais pu dissocier le biologique du social, non pas que je les crois irréductibles l'un à l'autre, mais parce qu'ils me semblent chez l'homme si étroitement complémentaires dès la naissance qu'il est impossible d'envisager la vie psychique autrement que sous la forme de leurs relations réciproques".
C'est le stade de la symbiose affective, de l'expression par l'émotion (langage primitif de l'enfant) et de la reconnaissance dans le miroir. La maturation du système nerveux reste élémentaire mais les relations humaines permettent l'affinement des moyens d'expression.
C'est l'apparition des réactions circulaires, de la marche et de la parole. L'enfant se déplace et explore le monde avoisinant. Il manipule et identifie les objets. L'intelligence pratique ou l'intelligence des situations apparaît.
"Le stade qui suit le stade émotionnel et qui intervient vers la fin de la première année ou le début de la deuxième est au contraire tourné vers le monde extérieur. On pourrait dire que c'est l'éveil du réflexe appelé par Pavlov "réflexe d'orientation ou d'investigation". L'enfant répond aux impressions que les choses font sur lui par des gestes dirigés vers elles".
C'est le stade du syncrétisme (perception globale et confuse des différents éléments) différencié. L'action stimule l'activité mentale. L'enfant passe par l'imitation, le simulacre, puis devient capable d'évoquer un objet ou un événement absents. L'enfant accède à la fonction symbolique dont le langage est la forme la plus élaborée.
3 ans : phase d'opposition, négativisme, réaction de prestance (narcissisme), phases d'imitation, jeux d'alternance passivité-activité ;
4 et 5 ans: phase de grâce avec intégration et dépendance dans le milieu familial ;
6 ans : personnalité polyvalente avec des jeux de groupe et un rôle dans le groupe.
Il se caractérise à nouveau par la prépondérance des activités intellectuelles sur les conduites affectives. C’est le début de l’âge scolaire : l’enfant y devient capable d’attention, d’effort, de mémoire volontaire. La pensée se développe à partir d’une période de confusion initiale (syncrétisme) jusqu’à la formation des « catégories » mentales. Celles-ci lui permettent la représentation abstraite des choses et l’explication objective du réel.
Il marque un renouveau des intérêts personnels par rapport aux intérêts centrés sur l’objet. « Sur le plan affectif, le Moi reprend une importance considérable ; et, sur le plan intellectuel, l’enfant dépasse le monde des choses, pour atteindre le monde des lois. »