这本书是弗洛伊德性欲论最主要的代表著作，发表于1905年。性欲论（sexual theory）是正统精神分析的两条基本命题之一，也是弗洛伊德学说的三大理论支柱之一。本书由弗洛伊德关于“性变态”、“幼儿性欲”和“青春期的变化”等三篇文章所组成。他在本书第四版序中公开承认：“坚持性欲乃一切人类成就之源泉，以及性欲观念的扩展，自始便是精神分析学所遭阻抗里最强烈的动机。”在这部著作中，他除了回答一些批评者的责难外，着重阐明了精神分析的性欲论的两个基本点：（1）坚持性欲是一切人类成就的源泉；（2）坚持性欲观念的扩展。他从进化论的观点证明，成年的性欲特征绝不是性表现的唯一形式，而是从幼年期开始以来就有的性冲动的繁复表现。根据人的身体的弥漫性吸引和特定**发生区的性吸引，将人的性发展分成口腔期、肛门期、性器期、性潜伏期、生殖期等，并指出情感固着（fixation）和退化（regression）乃是神经症和精神病的主要症状。此书系统地论述了自幼年时代起人类性欲发展规律。故被称为“弗洛伊德阐明人类性欲之本质与发展的主要文献”。到了1925年已出版了六版，由80页增至120页。在弗洛伊德生前，共有9种外语译本。许多评论家认为，《性学三论》“对人性的了解最有创意且是最具有恒价值的贡献”。
在这个时期里，弗洛伊德个人地位、业务状况均有相当改善，医疗工作兴旺起来，接受他的学说的人也日益增多。波林认为，这是弗洛伊德“大见成效和成名之始”的时期。
本来，就弗洛伊德在神经病理学方面研究的广度和深度及其取得的成就和影响，足以使他获得教授的资格。但因弗洛伊德的一些创新性见解和学说，如“男性也有癔症”，尤其是性病因学的论述，既与维多利亚时代的禁欲主义思想相背谬，又与传统的神经病理学思想相抵触，加上当时反犹势力又很强，故一度遭到医学界的嘲笑和抨击。尽管随着社会的进步、科学的发展，弗洛伊德精神分析学越来越得到人们的认同，但负面影响不是一下子能消除的，这恐怕是弗洛伊德一直没有把这件事放在心上的主要原因。可见他极想获得这一职称，这不单纯是因为教授是个令人尊敬的、类似于“半神”的地位，成为世界名流的维也纳大学医学院中重要的成员，更重要的是可使家庭生活更稳定，实现自己一辈子从事学术研究的夙愿。但提职程序比讲师严格得多，必须由两个正教授提名，再由六人组成资格审查委员会审查著作情况，然后是教授会全体投票表决，再将推荐书报给教育部。经维也纳大学著名教授诺斯纳格、克拉夫特—埃宾（Krafft—Ebing）的提名，他们极力恢复弗洛伊德的名誉，赞扬他的科研成果是“第一流的”，并指出其《癔症病因学》并非“科学的神话”，医学院教授会以22票对10票通过提升弗洛伊德教授的议案，后经教育部长批准。1902年12月2日弗朗茨·约瑟夫（Franz Joseph）皇帝在他登基五十周年纪念庆祝会上亲自向弗洛伊德颁发了教授任命书。