1924年开始，美国西方电气公司在芝加哥附近的霍桑工厂进行了一系列试验。最初的目的是根据科学管理原理，探讨工作环境对劳动生产率的影响。后来梅奥参加该项试验，研究心理和社会因素对工人劳动过程的影响。1933年出版了《工业文明的人类问题》，提出著名的“人际关系学说”，开辟了行为科学研究的道路。
霍桑实验是心理学史上最出名的事件之一。这一系列在美国芝加哥西部电器公司所属的霍桑工厂进行的心理学研究是由哈佛大学的心理学教授梅奥主持。
霍桑工厂是一个制造电话交换机的工厂，具有较完善的娱乐设施、医疗制度和养老金制度，但工人们仍愤愤不平，生产成绩很不理想。为找出原因，美国国家研究委员会组织研究小组开展实验研究。
霍桑实验共分四阶段：
一、照明实验。时间从1924年11月至1927年4月。
当时关于生产效率的理论占统治地位的是劳动医学的观点，认为也许工人生产效率的是疲劳和单调感等，于是当时的实验假设便是“提高照明度有助于减少疲劳，使生产效率提高”。可是经过两年多实验发现，照明度的改变对生产效率并无影响。具体结果是：当实验组照明度增大时，实验组和控制组都增产；当实验组照明度减弱时，两组依然都增产，甚至实验组的照明度减至0.06烛光时，其产量亦无明显下降；直至照明减至如月光一般、实在看不清时，产量才急剧降下来。研究人员面对此结果感到茫然，失去了信心。从1927年起，以梅奥教授为首的一批哈佛大学心理学工作者将实验工作接管下来，继续进行。
二、福利实验。时间是从1927年4月至1929年6月。
实验目的总的来说是查明福利待遇的变换与生产效率的关系。但经过两年多的实验发现，不管福利待遇如何改变（包括工资支付办法的改变、优惠措施的增减、休息时间的增减等），都不影响产量的持续上升，甚至工人自己对生产效率提高的原因也说不清楚。
后经进一步的分析发现，导致生产效率上升的主要原因如下：1、参加实验的光荣感。实验开始时6名参加实验的女工曾被召进部长办公室谈话，她们认为这是莫大的荣誉。这说明被重视的自豪感对人的积极性有明显的促进作用。2、成员间良好的相互关系。
三、访谈实验。
研究者在工厂中开始了访谈计划。此计划的最初想法是要工人就管理当局的规划和政策、工头的态度和工作条件等问题作出回答，但这种规定好的访谈计划在进行过程中却大出意料之外，得到意想不到的效果。工人想就工作提纲以外的事情进行交谈，工人认为重要的事情并不是公司或调查者认为意义重大的那些事。访谈者了解到这一点，及时把访谈计划改为事先不规定内容，每次访谈的平均时间从三十分钟延长到1-1.5个小时，多听少说，详细记录工人的不满和意见。访谈计划持续了两年多。工人的产量大幅提高。
工人们长期以来对工厂的各项管理制度和方法存在许多不满，无处发泄，访谈计划的实行恰恰为他们提供了发泄机会。发泄过后心情舒畅，士气提高，使产量得到提高。
四、群体实验。
梅奥等人在这个试验中是选择14名男工人在单独的房间里从事绕线、焊接和检验工作。对这个班组实行特殊的工人计件工资制度。实验者原来设想，实行这套奖励办法会使工人更加努力工作，以便得到更多的报酬。但观察的结果发现，产量只保持在中等水平上，每个工人的日产量平均都差不多，而且工人并不如实地报告产量。深入的调查发现，这个班组为了维护他们群体的利益，自发地形成了一些规范。他们约定，谁也不能干的太多，突出自己；谁也不能干的太少，影响全组的产量，并且约法三章，不准向管理当局告密，如有人违反这些规定，轻则挖苦谩骂，重则拳打脚踢。进一步调查发现，工人们之所以维持中等水平的产量，是担心产量提高，管理当局会改变现行奖励制度，或裁减人员，使部分工人失业，或者会使干得慢的伙伴受到惩罚。这一试验表明，为了维护班组内部的团结，可以放弃物质利益的引诱。由此提出“非正式群体”的概念，认为在正式的组织中存在着自发形成的非正式群体，这种群体有自己的特殊的行为规范，对人的行为起着调节和控制作用。同时，加强了内部的协作关系。
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实验结论：
1、改变工作条件和劳动效率没有直接关系；
2、提高生产效率的决定因素是员工情绪，而不是工作条件；
3、关心员工的情感和员工的不满情绪，有助于提高劳动生产率。
说明 起初，一九二四年西方电子公司在伊利诺州的霍桑工厂做了一个实验（Hawthorne Studies,1927~1932），这个实验在于找出是否有「疲劳」之外但会降低生产力的因素。
工人坡分成两组：一组为控制组，所有工人都往环境不变的情况下持续工作，一组为实验组；实验本身是为了观察工作环境经过各种改变时工人的反应情形，并比较两组之生产力。
霍桑实验的工作环境改变是透过改变照明亮度来观察，结果是，亮度增加，生产力增加，但亮度逐渐下障生产力仍然继续升高。更奇异的是，控制组的照明其实一点都没改变，但生产力仍会上升。甚至，实验人员延长工时或减少休息时间，生产力也会上升。许多工人都比实验前更满意自己的工作。
1927年梅约应邀去解释这些不合常理的实验结果，也被请求进一步作些相关实验来验证。例如休息时间自定，或实验组加薪、控制组不加薪来相比。很有趣的是，实验组与控制组的产能都提升了。
经过几年的研究，梅约与同僚终于发现金钱激励并不影响产能，因为在实验中加薪或不加薪产能都提升了。进一步了解后才知道，这些工人被选出参与实验时，本身即感到是一种个人的光荣，这种心态又形成整个团队的荣誉感，而导致「情绪性的连锁反应」。换言之，这个实验结果并未如原先所预期，看来是近乎失败的实验。
但梅约与同僚由霍桑实验中领悟到，团队归属感也能满足个人的心理需求。此外，赋予员工个人或团队对某项任务决策的责任，使得个人或该团队更愿意将该任务视为己任而全力以赴。其次，负责该任务之经理人对于整个事件的肯定与关怀，会使员工明白他们对组织有独特而重要的贡献。
霍桑实验对管理理论有相当的贡献：它让工人了解自己不全然只是机械的延伸；它引发产业界与学术界做一系列的相关措施与研究；它替管理学开了一扇通往社会科学领域的门；它同时也令研究者检讨田野调查不能与标的物太接近，否则会影响实验的结果（称之为霍桑效应，Hawthorne Effect）。
梅约与同僚发现经营者要对管理的人性社会面与行为面有更深入的了解。
