В начале 30-х годов психологи Института мозга начали коллективное исследование, посвященное развитию школьников. В частности, изучались технический кругозор учащихся, одаренность, формирование характера. В сентябре г. Б.Г. Ананьев стал заведовать лабораторией психологии воспитания и одним из первых в СССР организовал школьную психологическую службу на базе средней школы в Выборгском районе Ленинграда. Стержневой проблемой научно-исследовательской работы его лаборатории стала проблема характера школьников.
На основе эмпирического материала, полученного в психолого-педагогических исследованиях, Ананьев опубликовал свою первую монографию «Психология педагогической оценки» (1935). Как он сам характеризовал ее, «ведущей идеей данной монографии является воспитательное воздействие педагога посредством оценки… В наших исследованиях мы не просто «учитываем» школу и учителя при изучении школьника, как это делается в педологии и детской психологии, но мы включаем их в изучение школьника как важнейшие факторы формирования индивидуально-психологических особенностей ребенка и подростка». Переизданная в 1980 г. эта работа воспринимается как современная по мысли и может служить источником новых гипотез и исследований.
В 1936 г., после принятия печально известного постановления «О педологических извращениях…», был наложен запрет на любые исследования, хотя бы внешне напоминавшие педологию. Был арестован и осужден заведующий сектором психологии Института мозга профессор А.А. Таланкин. В сентябре 1937 г. Ананьев занял его пост.
В том же году он становится кандидатом педагогических наук (ученых степеней по психологии в нашей стране еще долгое время не существовало). Ученая степень была присуждена ему по совокупности научных работ, которых к тому времени уже вышло немало, причем на самые разные темы. Молодой Ананьев рассуждал над вопросами классификации наук и методах психологии, о происхождении психики. Он пытался определить принципы научной деятельности и при этом выступал против «школьного шовинизма» – нетерпимости к инакомыслию, нигилизма по отношению к иным научным школам. Он ратовал за здоровую, принципиальную и дружественную атмосферу в науке. Этим принципам он старался следовать неукоснительно.
Возглавив сектор психологии, Ананьев развернул два новых цикла исследований. Первый был посвящен истории отечественной психологии, второй – психологии чувственного отражения. Обращение к истории психологии, на первый взгляд, кажется вынужденным, принятым под давлением социальных обстоятельств в связи с разгромом педологии. Но Ананьев, как это свойственно творческим личностям, умел любое обстоятельство освоить так, чтобы выразить свою личную позицию. У Ананьева сложились собственные взгляды на историю науки, на роль тех или иных деятелей прошлого. Ананьев был убежден в необходимости опоры на опыт предшественников, уважая в них первопроходцев науки. Он обладал высокоразвитым чувством истории: чтобы идти вперед, надо внимательно взглянуть на прошлое, произвести его ревизию и извлечь уроки.
Истории психологии Ананьев посвятил свою докторскую диссертацию. Он успешно защитил ее в 1939 г., став самым молодым доктором наук среди психологов того времени. История психологии с тех пор постоянно входила в круг его интересов. В этом русле он написал более 20 работ, в том числе монографию «Очерки истории русской психологии ХVIII – ХIХ веков» (1947). Корифеи науки воспринимались Ананьевым как союзники в делах современности. Вместе с тем, для него весьма характерно было искренне уважение к простым труженикам науки – пусть они не сделали великих открытий, но они служили науке честно, добывали факты, необходимые как воздух. Ананьев не упускал случая сказать доброе слово о своих сотрудниках и коллегах. Чувство локтя он ценил и сам обладал им в полной мере.
В конце 30-х годов Ананьев написал несколько программных статей, в которых была выдвинута гипотеза о генезисе чувствительности. По мнению Ананьева, чувствительность с самого начала онтогенеза выступает как интегральная функция (отправление) целостного организма. Ананьев подчеркивал решающее значение сенсорных процессов в общем развитии человека и пришел к мысли о его неравномерности и гетерохронности.
Ананьеву было свойственно искать выход в практику для исследований, казалось бы, сугубо теоретических. В период работы над проблемами характера он установил контакты с учителями Ленинграда, вовлек их в общую работу, писал для учительства научно-популярные статьи, преподавал в институте усовершенствования учителей.