Après avoir dans les chapitres précédents exposés son modèle d'équilibration dans lequel sont reliés en étapes successives et par des régulations de différents niveaux les observations sur l'objet et sur le sujet, ainsi que les coordinations relatives aux objets (causalité physique) et les coordinations logico-mathématiques propres au sujet, Piaget procède dans ce dernier chapitre, à une analyse fonctionnelle et psychologique serrée de la construction, par équilibration, des observables puis des coordinations.

Dans une première partie qui concerne les observables, il note que leur construction fait intervenir à la fois le "donné" perceptif et l'assimilation qu'en fait le sujet à travers l'activité de conceptualisation. On y apprend tout d'abord qu'à ses yeux le perceptible peut agir sur le sujet alors même que celui-ci le rejette. Une telle assimilation peut en effet conduire au début de la construction de la construction d'un observable à des conflits ou des contradictions que le sujet va alors chercher à éviter en refoulant ou en réprimant ce qu'à un certain niveau il a pourtant perçu, avant d'en arriver au contraire à dépasser ces conflits en transformant les schèmes d'assimilation cognitive ou de conceptualisation. Une telle analyse fonctionnelle et psychologique de l'activité du sujet dans sa confrontation avec le perceptible n'est pas sans évoquer l'approche freudienne. En un sens, Piaget ne fait ici que développer, en les différenciant à partir des faits recueillis dans les recherches des années 1970, les liens anciennement entrevus entre le fonctionnement de l'intelligence représentative et le fonctionnement de la pensée tel que Freud l'avait interprété dans le contexte de la vie affective de ses patients.

Toujours à propos de l'assimilation des observables, Piaget examine ensuite comment, dans une seconde étape dans laquelle l'enfant ne procède plus par refoulement, l'intervention des régulations compensatrices va aboutir à la constitution de prérelations (par exemple, à propos de la sériation de baguettes de longueurs différentes, par regroupement des différences et des ressemblances en catégories de plus en plus fines: les plus petites, alors rangées ensemble sans tenir compte de leurs différences, les un peu plus grandes, les encore un peu plus grandes, …, enfin les plus grandes) puis de relations entre observables (dans l'exemple de la sériation, la mise en relation de chacune des baguettes, de la plus petite à la plus grande, ou inversément, ce qui implique qu'une baguette peut être à la fois plus grande que la précédente et plus petite que la suivante, la transitivité de la relation asymétrique, etc.).

Dans une troisième étape, Piaget examine la progression des coordinations attribuées aux objets (donc de la causalité) ainsi que la progression des coordinations logico-mathématiques qui concernent le sujet. Là encore, Piaget s'arrête longuement sur le rôle des régulations et de leur caractère compensateur dans cette double progression des coordinations qui, pour les coordinations propres au sujet, aboutit à la construction de structures cognitives stables.

En définitive, en revenant sur le caractère essentiel de compensation propre aux régulations et mis en lumière tant sur le plan de la construction des observables et de leur mise en relation que sur celui des coordinations, Piaget parvient à dégager la raison pour laquelle les régulations propres à l'équilibration des structures cognitives expliquent la forme "finale" de ces structures. C'est que, de par ce caractère, les régulations elles-mêmes comportent une forme mathématique, forment qu'elles impriment d'une certaine manière aux contenus sur lesquelles elles portent. Sur le terrain de la construction logico-mathématique, il y a ainsi homogénéité totale entre l'outil (la régulation et sa forme logico-mathématique) et le produit de l'équilibration. Ou comme l'écrit Piaget, sur le terrain logico-mathématique, la régulation "ne revient qu'à modifier des formes en utilisant ses propres formes" (p. 166). Partout ou la régulation intervient, elle aboutit ainsi à introduire du logico-mathématique, y compris dans la réalité physique telle qu'elle est perçue et connue par le sujet.

Ce constat que dresse ainsi Piaget lui permet de justifier son affirmation déjà ancienne selon laquelle les opérations qui composent les structures opératoires ont leur source et ne sont que l'aboutissement des régulations observées dans les étapes qui précèdent leur apparition chez le sujet. Elles sont bien en ce sens des régulations parfaites, et elles comportent elles aussi ce caractère de compensation propres aux régulations en général (chaque opération voit son effet compensé par une opération inverse, réciproque ou corrélative, ce qui permet au sujet de retrouver tout état de pensée logique préalablement atteint; c'est là la réversibilité opératoire que Piaget a depuis longtemps identifiée comme étant le trait le plus caractéristique de la pensée logique).

Enfin, Piaget termine ce chapitre par une longue conclusion dans laquelle il insiste sur la dimension ouverte de toute construction cognitive, y compris en ce qui concerne les structures opératoires, qui sont sources de nouvelles possibilités de pensée, de nouveaux problèmes imprévisibles qui exigeront le dépassement de ces structures, la construction de nouvelles qui englobent les précédentes, ce qui explique le caractère à la fois novateur et orienté du développement cognitif et de l'histoire des sciences, etc.