В кабинете педологии проводились работы по изучению умственной одаренности, психологических особенностей юношеского возраста. Тему «Эволюция миропонимания и мироощущения в юношеском возрасте» Ананьев и избрал для своей дипломной работы. Работа была выполнена под руководством Черановского, который оказал на молодого исследователя большое влияние. Сам Черановский был последователем бехтеревской объективной психологии и сотрудничал с Институтом мозга, основанным В. М. Бехтеревым. Вероятно, поэтому Ананьев и отправился на стажировку именно в Институт мозга в Ленинград. Он прибыл туда в сентябре 1927 г., затри месяца до внезапной смерти Бехтерева. Ананьев не оставил никаких воспоминаний о встречах с Бехтеревым, однако, судя по всему, успел испытать сильное впечатление от личности выдающегося ученого. Свое восхищение Бехтеревым он выразил в статье «Памяти большого человека», а позднее во многих научных докладах и статьях. Он глубоко впитал дух бехтеревской научной школы, принятые в ней принципы научного исследования и гражданского поведения.

В 1928 г. Ананьев закончил институт во Владикавказе и окончательно перебрался в Ленинград. На рубеже 20–30-х гг., по мнению многих, именно здесь находился главный научный центр страны. Здесь активно действовали всевозможные научные и просветительские общества, в том числе научно-музыкальное. Известно, что в феврале 1928 г. Борис Ананьев прочел в нем доклад «О социальной полезности музыканта (с психофизиологической точки зрения)», в котором говорил о власти музыки над сердцами слушателей и ответственности музыканта перед ними. При этом он опирался на экспериментальные данные, сравнивая воздействие музыки с гипнозом, которому, кстати, тоже отдал дань в научных занятиях.

Некоторое время Ананьев был вынужден искать работу, ходил на ленинградскую биржу труда. В марте 1929 г. его приняли в аспирантуру Института мозга. Здесь он окончательно сформировался как ученый, получил известность, обрел единомышленников и соратников на долгие годы. Борис Герасимович работал в Институте мозга непосредственно до 1942 г., позже руководил научными исследованиями в Отделе психологии по совместительству. Ряд сотрудников института затем перешли на вновь созданную кафедру психологии Ленинградского университета, которую возглавил Ананьев.

В начале 30-х гг. психологи Института мозга начали коллективное исследование, посвященное развитию школьников. В частности, изучались технический кругозор учащихся, одаренность, формирование характера. 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,

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 в системе наркомпросов», 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 о 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 использовать так, чтобы выразить свою личную позицию. У него 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. Он написал более 20 работ, в том числе монографию «Очерки истории русской психологии XVIII–XIX вв.» (1947). Корифеи науки воспринимались Ананьевым как союзники в делах современности. Вместе с тем для него весьма характерно было искреннее 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 гг. 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.

Война разом нарушила мирный ход событий. Ленинград с самого начала военных действий оказался прифронтовым городом, а 8 сентября 1941 г. вокруг города сомкнулось кольцо блокады. Ананьев вместе с небольшой группой сотрудников Института мозга оказался в эвакуации, сначала в Казани, затем на родине своей жены в Тбилиси, где начал работать в психопатологическом кабинете эвакогоспиталя. Здесь он занимался восстановлением речевых функций, утраченных в результате боевых ранений. Для своих пациентов он выступал не только наставником, но и другом. Он помогал им вновь обрести собственную личность, воспрянуть духом, и люди относились к нему с огромным уважением и любовью. Об этом свидетельствуют их безыскусные, но чрезвычайно искренние письма, хранимые в домашнем архиве Ананьева.