Đa số trọng tâm của các nghiên cứu trí tuệ nhân tạo ban đầu được lấy từ cách tiếp cận bằng thực nghiệm của tâm lý học, và xem trọng cái gọi là "trí tuệ ngôn ngữ" - việc hiểu biết ngôn ngữ con người (xem Thử nghiệm Turing, Turing test).

Các hướng nghiên cứu về trí thông minh nhân tạo không liên quan đến ngôn ngữ bao gồm ngành robotic và ngành thông minh tập thể (colective intelligence). Hai hướng tiếp cận này tập trung vào việc chủ động tác động lên môi trường hoặc việc đưa ra quyết định bằng đồng thuận về một vấn đề nào đó. Các hướng nghiên cứu này có nguồn gốc từ các mô hình thông minh xuất phát từ sinh học và chính trị học.

Lý thuyết trí tuệ nhân tạo còn được rút ra từ các nghiên cứu về động vật, đặc biệt là côn trùng, do có thể dễ dàng được mô phỏng con trùng bằng robot (xem thêm sự sống nhân tạo (artificial life)) cũng như các động vật với nhận thức phức tạp hơn, ví dụ như loài khỉ, chúng có thể bắt chước con người trong nhiều trường hợp nhưng lại hạn chế về sự phát triển trong việc lập kế hoạch và nhận thức. Các nhà nghiên cứu về trí tuệ nhân tạo đưa ra kết luận rằng những loài động vật, có nhận thức đơn giản hơn con người, đáng ra có thể dễ dàng mô phỏng được. Tuy nhiên, đến giờ vẫn chưa có mô hình tính toán đủ tốt mô phỏng trí thông minh của động vật.

Có những bài báo đưa ra khái niệm trí thông minh của máy (machine intelligence) như bài A Logical Calculus of the Ideas Immanent in Nervous Activity (Tính toán logic của các ý tưởng nội tại trong hoạt động thần kinh) (1943), do Warren McCulloch và Walter Pitts viết; On Computing Machinery and Intelligence (Về bộ máy tính toán và trí thông minh) (1950), được viết bởi Alan Turing; và Man-Computer Symbiosis viết bởi J.C.R. Licklider. Xem thêm phần điều khiển học (cybernetics) và Thử thách Turing.

Trước đó cũng đã có các bài báo phủ nhận khả năng tồn tại trí thông minh của máy dựa vào các lý do logic hay triết học như Minds, Machines and Gödel (1961) của John Lucas .

Với sự phát triển của các kỹ thuật thực hành dựa trên các nghiên cứu về trí tuệ nhân tạo, những người ủng hộ ngành trí tuệ nhân tạo đã cho rằng phe chống đối ngành này đã liên tục thay đổi lập trường của họ trong các vấn đề như máy tính chơi cờ hay nhận dạng tiếng nói, mà trước đây chúng đã từng được coi là thông minh, để phủ nhận các thành tựu của ngành trí tuệ nhân tạo. Bởi vậy, Douglas Hofstadter, trong cuốn Gödel, Escher, Bach, đã chỉ ra rằng chính sự chuyển dịch đó đã định nghĩa trí thông minh là bất cứ việc gì mà con người làm được còn máy móc thì không.

John von Neumann (trích dẫn trong E.T. Jaynes) đã thấy trước được điều này vào năm 1948 khi trả lời một lời bình luận tại một buổi diễn thuyết cho rằng may móc không thể suy nghĩ: "Bạn nhất quyết rằng có một điều gì đó mà máy móc không thể làm được. Nếu bạn nói cho tôi một cách chính xác đó là điều gì, thì tôi sẽ luôn luôn làm được một cái máy mà sẽ chỉ thực hiện được điều đó!". Von Neumann được cho là đã có ý nói đến luận đề Church-Turing khi khẳng định rằng bất kì một thủ tục có hiệu lực nào cũng có thể được mô phỏng bởi một máy tính (tổng quát) nào đó.

Vào năm 1969 McCarthy và Hayes đã bắt đầu thảo luận về bài toán khung (frame problem) với bài luận của họ, Some Philosophical Problems from the Standpoint of Artificial Intelligence (Một số vấn đề triết học từ điểm khởi đầu của trí tuệ nhân tạo).