20世纪30～40年代，科学家开始对研究信息度量和反馈机理给予很大关注，并有了比较深刻的认识。英国统计学家R.A.费希尔基于古典统计理论提出信息量问题；美国电信工程师香农从通信工程研究信息量并提出信息熵公式；维纳从控制观点研究有噪声信号的处理，建立了维纳滤波理论，并给出信息概念实质和提出信息量测定公式。美国通信工程师H.奈奎斯特在1932年给出负反馈放大器的稳定条件即奈奎斯特稳定判据；维纳在1945年将反馈概念推广到一切控制系统，把反馈抽象为从受控对象输出中提取一部分信息作为下一步输入而对再输出发生影响的过程。苏联生理学家I.P.巴甫洛夫提出的反射学说证实生命体中同样存在着信息和反馈问题。维纳基于在自动防空火炮中的研究，发现动物和机器中控制和通信的核心问题都是信息、信息传输和信息处理。
1934～1947年，维纳与墨西哥神经生理学家A.罗森布卢埃特进行了长达10多年的合作研究。研究团队包括数学家、逻辑学家、物理学家、电信工程师、控制工程师、计算机设计师、神经解剖学家、神经生理学家、心理学家、医学家、人类学家、社会学家等。他们通过生理学、病理学和心理学方面的多项实验，并吸纳来自火力控制系统、远程通信网络和电子数字计算机的设计经验，以及在预测和滤波理论等方面的结果，开始触及控制论的核心问题。1942年5月，梅西基金会召开的大脑抑制问题科学讨论会提出，通信工程和控制工程中已经研究成熟的信息和反馈的概念与方法可能有助于神经生理学的研究。1943年末到1944年初，在普林斯顿召开的一次控制论思想科学讨论会进一步认为，不同领域的研究工作者之间存在共同的思想基础，一个科学领域可以运用另一个科学领域中已经发展成熟的概念和方法。1946年后梅西基金会又对反馈问题发起一系列科学讨论会。控制论的思想和属性开始形成。
1948年维纳的奠基性著作《控制论》出版，成为控制论诞生的一个标志。维纳把这本书的副标题取为“关于在动物和机器中控制与通信的科学”，为控制论在当时研究现状下提供了一个科学的定义。在这本著作中，维纳抓住了一切通信和控制系统都包含有信息传输和信息处理的过程的共同特点；确认了信息和反馈在控制论中的基础性，指出一个通信系统总能根据人们的需要传输各种不同的思想内容的信息，一个自动控制系统必须根据周围环境的变化自行调整自己的运动；指明了控制论研究上的统计属性，指出通信和控制系统接收的信息带有某种随机性质并满足一定统计分布，通信和控制系统本身的结构也必须适应这种统计性质，能对一类统计上预期的输入产生出统计上令人满意的动作。