Arnold Gesell ha aperto nuove strade nel suo uso dell'attenta osservazione del comportamento dei bambini come metodo per studiare la sequenza ordinata dello sviluppo neuromotorio. Profondamente influenzato dai primi embriologi che mapparono l'ontogenesi dei sistemi di organi durante lo sviluppo fetale, Gesell propose che lo sviluppo psicologico seguisse una sequenza ordinata simile governata da "processi di crescita legali" (Gesell e Amatruda, p. 4). Nei suoi studi dettagliati su un piccolo gruppo di neonati e bambini piccoli, Gesell si è proposto di definire le fasi di queste sequenze ordinate e le leggi che governano la loro progressione: come sono i bambini a che punto della loro vita e come rispondono a stimoli specifici e situazioni di prova a diversi livelli di età.
Il lavoro di Gesell faceva parte di un interesse emergente nella definizione di modelli normativi di sviluppo fisico e mentale che iniziò a metà del 1800 con diversi cosiddetti baby biografi che avevano raccontato eventi nella vita dei propri figli. Queste storie personali della vita dei bambini erano un inizio rudimentale di un approccio scientifico alla comprensione dei modelli normativi nello sviluppo psicologico dei bambini. Alla Clark University, G. Stanley Hall iniziò a creare un database sul comportamento e lo sviluppo normali dei bambini raccolti attraverso la compilazione dei rapporti dei genitori. Il suo allievo, Arnold Gesell, fece molti passi avanti definendo metodi di osservazione per lo studio quantitativo dello sviluppo comportamentale umano dalla nascita all'adolescenza. Ha aperto la strada all'uso di telecamere cinematografiche e schermi unidirezionali per studiare i dettagli delle risposte comportamentali dei bambini a situazioni specifiche e materiali di prova, e le sue osservazioni sulla crescita dell'organizzazione comportamentale forniscono mappe delle fasi della maturazione neuromotoria che ricercatori e medici studiano l'infanzia hanno sempre fatto affidamento.
Gesell nacque nel 1880. Era tra la prima generazione di bambini nati in America nati da immigrati tedeschi che si erano stabiliti ad Alma, nel Wisconsin. Dopo aver conseguito la laurea nel 1906 presso l'Università del Wisconsin, ha conseguito il dottorato di ricerca. in psicologia presso la Clark University. Gesell accettò una cattedra di assistente a Yale nel 1911. Nei suoi primi anni a Yale, lavorò anche per il suo MD, che ottenne nel 1915. Poco dopo il suo arrivo a Yale, Gesell creò una "psico-clinica" a New Haven Dispensario, in seguito noto come Clinica per lo sviluppo infantile, che diresse come professore di igiene infantile a Yale dal 1930 al 1948. La clinica di Gesell fu il precursore del Child Study Center presso la Yale School of Medicine.
Il lavoro iniziale di Gesell si concentrava sui bambini con disabilità dello sviluppo, ma riteneva che fosse necessario comprendere il normale sviluppo del neonato e del bambino per comprendere l'anomalia. Ha iniziato i suoi studi normativi con neonati e bambini in età prescolare e in seguito ha esteso il suo lavoro ai bambini dai cinque ai dieci anni e dai dieci ai sedici anni. Gesell è stato uno dei primi a descrivere sequenze di maturazione prevedibili in vari domini dello sviluppo neuromotorio dalla prima infanzia fino all'età scolare. Credeva che, proprio come il corpo si sviluppava secondo schemi sequenziati e codificati geneticamente, così i modelli comportamentali emersero in sequenze che riflettevano la differenziazione nel sistema nervoso centrale. Nelle sue stesse parole:
Un modello di comportamento è semplicemente una risposta definita dei sistemi neuro-motori a una situazione specifica…. Un giovane bambino segue un oggetto penzoloni con i suoi occhi; l'occhio che segue è un modello di comportamento…. I modelli di comportamento non sono sottoprodotti stravaganti o accidentali. Sono gli autentici prodotti finali di un processo di sviluppo totale che funziona con sequenza ordinata…. Questi modelli sono sintomi. Sono indicatori della maturità del sistema nervoso. (Gesell e Amatruda, p. 4)
Ha dato il primato ai processi di maturazione e alla dotazione, un'enfasi primaria che ha generato critiche da parte degli evoluzionisti contemporanei. Ma credeva anche che l'esperienza e l'ambiente giocassero un ruolo importante nel determinare il tasso di cambiamento maturativo, e lui (e tutti gli psicologi da allora) definirono l'esperienza, l'ambiente di sviluppo, come a partire dal concepimento.
Attraverso le sue osservazioni accumulate delle sequenze di maturazione di vari comportamenti (dettagliate in Un atlante del comportamento infantile e L'embriologia del comportamento ), ha creato i programmi di sviluppo Gesell, che sono applicabili per i bambini tra le quattro settimane ei sei anni di età. Lo strumento misura le risposte ai materiali e alle situazioni di prova sia qualitativamente che quantitativamente. Le aree valutate includono sviluppo motorio e del linguaggio, comportamento adattivo e comportamento personale-sociale; la prestazione del bambino è espressa come età evolutiva, che viene poi convertita in un quoziente evolutivo, che rappresenta la proporzione delle capacità normative per quel singolo bambino alla sua età. Il lavoro di Gesell ha permesso di applicare standard per molti aspetti dello sviluppo rispetto ai quali i bambini possono essere confrontati per indicare la normale crescita.
Negli anni Quaranta e Cinquanta Gesell era considerato una delle principali autorità in materia di educazione e sviluppo dei bambini e i suoi programmi di sviluppo erano ampiamente utilizzati come metodo standard per valutare il progresso dello sviluppo dei bambini. Lui e il suo collega, Francis L. Ilg, sono stati coautore di diversi libri che sono ampiamente letti dai genitori, tra cui Neonato e bambino nella cultura di oggi (1943) Il bambino dai cinque ai dieci anni (1946), e Gioventù: gli anni da dieci a sedici (1956), in cui ha applicato la sua ricerca di base e ha fornito norme per il comportamento nelle fasi successive dello sviluppo. Sebbene i suoi dati originali derivassero da quello che è stato criticato come un piccolo campione non rappresentativo, i suoi sforzi sono stati comunque i primi a basare le descrizioni dello sviluppo normativo dei bambini su osservazioni dirette e raccolte sistematicamente. La descrizione di Gesell delle sequenze invarianti di sviluppo, i principi di crescita e la variabilità dei tassi di sviluppo sono pietre miliari nella storia della psicologia dello sviluppo.