逻辑体系
穆勒认为，哲学应当成为以经验为基础的一切科学的普遍的方法论，其任务是从主体的经验中去寻找相对稳定和有秩序的东西，即经验之间的因果关系，而这也正是逻辑的任务。穆勒要求他的逻辑方法成为一切科学的方法。
穆勒把传统的经验归纳法发展到了一个新的阶段。穆勒指出：由三段论所推出的结论不是新知识，而是已包含在其前提中的知识；并且作为三段论的大前提的全称命题并不具有普遍和必然的意义，更无先天性和自明性，而不过是众多特称命题的汇集。因此，三段论的推理并不是由一般到特殊的推理，而是由特殊到特殊的、经验范围内的类比推理。在他看来，类比是归纳的一种形式，演绎法从属于经验归纳法，演绎的任务无非是对归纳所得出的命题作出解释。
穆勒认为简单枚举的归纳法和不完全归纳法都不能推动知识和科学的进步，他把制定科学的归纳法当作自己的使命。他认为科学归纳法的基本特征即在于它能通过已知而推断出未知，也就是由考察某个(或某些)事物具有某种属性而推论出该类所有事物均具有这种特性。要做到这一点，就必须首先假定各类事物均有齐一性，也就是同一类事物和现象有共同的、一般的规律，其中最主要的就是因果律；其次，归纳推理的目标也正是发现这一齐一性。因此，假定和发现自然的齐一性就成了归纳推理的基本原则。归纳科学的前提是假定每一事件均按因果律发生，它的主要任务就是通过科学实验，发现事物之间的因果联系，归纳法就是发现因果联系的方法。穆勒对因果联系的理解仍然是沿袭了休谟的心里联想主义，把因果联系看做是现象之间的前后相继。至于数学的真理，他认为与因果律没有联系。
穆勒提出了著名的归纳四法，即求同法（契合法）、求异法（差异法）、剩余法、共变法，再加上求同求异并用就成了归纳五法。归纳五法是西方逻辑思想、特别是归纳逻辑发展的一个新阶段。