В Киле он начал читать постоянный курс истории философии от древности до немецкого идеализма, стимулировавший его обширные исследования в данной области. По материалам курса Вильгельм Дильтей опубликовал очерк истории философии, неоднократно переиздававшийся в позднейшее время: «Биографически-литературный очерк всеобщей истории философии» («Biographich-literarischer Grundriss der allgemeinen Geschichte der Philosophie», 1885 г.). В 1871–1882 гг. занимал должность профессора философии в университете города Бреслау (ныне Вроцлав, Польша). Здесь окончательно складывается его план «критики исторического разума» – системного исследования методов познания гуманитарных наук. В 1877 г. у него завязалась дружба и постоянная переписка с графом Паулем Йорком фон Вартенбургом, давшая Вильгельму Дильтею импульс к созданию философии исторических наук. Издание этой переписки оказало серьёзное влияние на развитие немецкой философии XX в., пробудив в философских кругах широкий интерес к идеям Вильгельма Дильтея. После смерти Рудольфа Германа Лотце Вильгельм Дильтей получил должность профессора философии в Берлине. По условиям конкурса претендент должен был представить большую работу теоретического характера, в качестве которой Вильгельм Дильтей предложил первый том «Введения в науки о духе» («Einleitung in die Geisteswissenschaften»; первое издание – 1883 г). С 1887 г. Вильгельм Дильтей был членом Прусской Академии Наук, в которой среди прочих инициатив возглавлял издание историко-критического собрания сочинений И. Канта и организовал издание богословских сочинений молодого Георга Вильгельма Фридриха Гегеля. Результатом занятий Вильгельма Дильтея философией Гегеля стала вышедшая в 1905 г. обстоятельная работа «История молодого Гегеля» («Die Jungendgeschichte Hegels»). В 1894 г. была издана основополагающая работа Вильгельма Дильтея по психологии – «Идеи по поводу описательной и расчленяющей психологии» («Ideen über eine beschreibende und zergliedernde Psychologie»), где он подверг критике натуралистическую объяснительную психологию, разработав в качестве противовеса ей идею описательной психологии, ориентированной на понимание психологических процессов из «структурной взаимосвязи жизни», из целостности психологического акта, известного человеку уже потому, что он сам осуществляет его. По мысли Вильгельма Дильтея, психология должна исходить из «общезначимым образом постигнутой взаимосвязи душевной жизни», становясь в силу этого не индивидуальной, а культурно-исторической наукой. Вместе с тем позиция Вильгельма Дильтея, ориентированная на научность, стала уязвимой для критики, указывавшей на смешение понятий психологического переживания, непосредственно данного человеку, и объективного научного опыта. Задетый критикой одного из оппонентов, Германа Эббингхауса, Вильгельм Дильтей почти на десятилетие прекратил занятия в области обоснования наук о духе, так и не завершив второго тома «Введения в науки о духе». Следующие десять лет он вновь занимался исследованием творчества Ф. Шлейермахера и историей немецкого идеализма. Также уделял большое внимание разработке теории герменевтики, пытаясь задать основные направления рациональной реконструкции гуманитарно-научной практики истолкования.