За эти годы Милль написал и опубликовал два своих фундаментальных произведения: «Система логики» и «Основы политической экономии». К написанию «Системы логики» он, можно сказать, готовился всю жизнь. Еще детские годы были посвящены штудированию курсов логики. В юности Милль непосредственно включился в дискуссии по проблемам эмпирической либо априорной природы общих понятий. Развитие эмпирической школы в европейской философии XVIII века предшествовало бурному расцвету экспериментального естествознания. Последним является метод сопутствующих изменений: «Всякое явление, изменяющееся определенным образом всякий раз, когда некоторым особым образом изменяется другое явление, есть либо причина, либо следствие этого явления, либо соединено с ним какою-либо причинною связью». Предположим, согласно одному из примеров Милля, что мы желаем установить характер воздействия Луны на Землю. Мы не в состоянии устранить Луну и после этого посмотреть, что произойдет с Землей. Но мы можем сопоставить лунный календарь с графиком приливов и отливов. В результате мы придем к заключению, что Луна в целом либо частично есть причина этих явлений. Последний метод Милля тесно связан с получившими в дальнейшем большое распространение в ряде наук способами регрессионного анализа.
В период работы над своей «Логикой» Милль познакомился с книгой французского философа Огюста Конта «Курс позитивной философии» (1842). Затем последовала переписка этих людей и их многолетние противоречивые отношения. Конт представлял собой тип философа-пророка, считавшего себя призванным дать миру новую религию, открыть человечеству глаза на его конечные цели. Суть его метода заключалась в том, чтобы идти от фактов к обобщению и рассматривать эти обобщения не в качестве объективных закономерностей, а лишь как относительные вехи на пути познания. При знакомстве со взглядами Конта Милль был поражен совпадением в направлении их независимых усилий. Разработка, обобщение и уточнение законов индукции в качестве основы всех экспериментальных наук, предпринятые в «Системе логики», во многом совпадали с идеями позитивного метода Конта. В обоих случаях вывод состоял в том, что всякое знание подтверждается и исчерпывается опытом. Такая постановка проблемы научного знания вела к глубоким противоречиям, которые Милль частично осознавал (что видно хотя бы из его попытки рассмотреть науку и искусство как взаимодополняющие области человеческой деятельности).
