20世紀初，一位名叫布拉茨的心理學家做了一項在今天看來既令人不可思議，又非常不道德的實驗：布拉茨告訴誌願者說，他們要參加的一項實驗目的很簡單，就是研究一下人在15分鍾內的心率變化。
每個誌願者都被蒙上雙眼，並被綁在一把椅子上，用電線接上可監測脈搏、呼吸和皮膚感應電係數的儀器，而後讓他們獨自一人待上15分鍾。在此期間，什麼事情也沒有發生。第二次、第三次仍然這樣。在這期間，一些誌願者甚至睡著了。但在第四次的某個時候，布拉茨按動一個開關，使椅子突然向後倒下，直到傾斜60度時才被專門安放在椅子後麵的機關給擋住。
結果，誌願者均表現出突然的快速和不規則心跳，甚至出現陡然的呼吸停止和急喘，同時皮膚釋放出感應電流。所有人在報告中均稱，他們體驗到了什麼叫驚恐和害怕。
這個實驗驗證了詹姆斯-朗格理論。詹姆斯-朗格理論認為，某項事實激發某個情緒，並因此產生出身體變化。比如，我們突然遭遇到猛獸會發抖，並由於發抖而感到害怕。也就是說，情緒反應發生在生理變化之後。
在許多年裏，詹姆斯-朗格理論一直廣為人們所接受。到20世紀20年代，新的生理測量方法終於問世，研究者得以更客觀地測量詹姆斯僅憑主觀臆斷所得出的身體變化，旨在觀察血壓、脈博、出汗等受到自律神經係統（ANS）――大腦和脊髓之外的神經係統――製約的具體變化是如何與受試者所體驗到的情緒發生關係的。
另一個著名的實驗發生於20世紀20年代。心理學家卡尼?蘭迪斯為了研究人們在嚴重的情緒混亂時的生理現象，竟然成功地勸說三位誌願者連續48小時不吃任何東西，並在最後連續36小時不睡覺。
他們被連接在監測血壓和胸部擴張的儀器上，並吞進一隻與小橡膠管連在一起的小氣球以測量胃的收縮量。蘭迪斯還將一個類似的裝置插進誌願者的直腸裏，然後對著一個可測量二氧化碳輸出的儀器吹氣或吸氣，以確定代謝指標――在此期間，還要對他們進行一次電擊，電擊的強度以他們的忍受度為準，忍受極限是做出手勢。
結果，電擊使誌願者出現暫時性休克，血壓上衝，脈搏加快，情緒紊亂，並使直腸停止收縮（胃收縮的數據前後不一致）。然而，雖然誌願者為科學而獻身的精神值得敬佩，但這次實驗卻沒有得出明確的結果。
盡管三位誌願者均說他們感覺到憤怒，但對相關的或可能引起這些變化的具體生理變化則沒有或很少給予注意。蘭迪斯所能發現的唯一生理反應是驚訝，而這是主觀狀態所經常擁有的反應。眼睛的眨動，複雜的麵部-身體反應均發生於情緒意識之前，因此也符合詹姆斯-朗格理論。
然而，傑出的生理學家沃爾特?坎農卻認為詹姆斯-朗格理論是完全錯誤的，並於1927年發表了一篇具有曆史意義的論文，徹底否定了詹姆斯-朗格理論。在該文中，他提出了五種反駁詹姆斯-朗格理論的證據，其中三種頗令人信服：
情緒反應所需要的時間比內髒變化的時間更短，因此，它們應該發生於生理變化之前（盡管該結論基於實驗室的證據，但我們隻有在事故差點發生之後才會感到害怕，共同的經驗是，心跳加快，感到無力，嘴裏產生奇怪的味道等。）
與不同情緒關聯的內髒反應各有不同，但它們的區別隻是微乎其微。
坎農和英國生理學家C.S.謝林頓不約而同地做了同樣的一個實驗：通過外科手術將動物的內髒與交感神經係統切斷，使所有與來自心髒、肺、胃、大腸或詹姆斯視之為情緒來源的其他內髒信息均與大腦中斷聯係。結果這些令人極度不安的手術對動物的情緒反應並沒有產生任何影響：在謝林頓那隻實驗狗身上，它受到挑釁時所表現出來的憤怒、敵視、厭惡及害怕程度跟以前毫無二致；在切除了交感神經的貓身上，當遇到一隻汪汪叫的狗時，所有正常的憤怒情緒都表露無疑，如尖聲吼叫、耳朵直豎、齜牙裂嘴、舉爪前撲等。
然而，在以後的幾十年裏，越來越多的心理學家經過大量的實驗證明，詹姆斯-朗格理論在一定範圍內還是正確的。