В отличие от принятых в то время представлений, Алкмеон помещал источник познания не в сердце, а в мозг, считая его органом мышления.
Опираясь на вскрытие животных и проводя наблюдения над заболеваниями и повреждениями мозга, он открыл главные нервы органов чувств (названные им, как и Аристотелем, «ходами» или «каналами»), их пути и окончания в мозговом центре.
В ряде сочинений Алкмеон писал о развитии зародыша в утробе матери.