Nació el 6 de mayo de 1856 en Freiberg (hoy Príbor, República Checa). Después de escuchar una conferencia en torno al ensayo Sobre la naturaleza (atribuido a Goethe) decide estudiar medicina. Comenzó a estudiar en la Universidad de Viena en 1873. En el tercer curso, comenzó investigaciones sobre el sistema nervioso central de los invertebrados, en el laboratorio de fisiología dirigido por Ernst Wilhelm von Brücke.

En 1881, tras haber cumplido un año de servicio militar obligatorio, terminó su licenciatura. Permaneció en la universidad como ayudante en el laboratorio de fisiología. En 1883, y bajo la presión de Brücke, abandonó la investigación teórica. Pasó tres años en el Hospital General de Viena, dedicándose a la psiquiatría, la dermatología y los trastornos nerviosos.

En el año 1885, fue profesor adjunto de Neuropatología en la Universidad de Viena. A últimos de ese año, consiguió una beca del gobierno para estudiar en París junto al neurólogo Jean Charcot, que trabajaba en el tratamiento de trastornos mentales mediante la hipnosis, en el manicomio de Salpêtrière. Sus estudios junto a Charcot, centrados en la histeria, lo dirigieron a la sicopatología.

En 1886 contrae matrimonio con Martha Bernaysse y se establece como médico privado en Viena, especializándose en los trastornos nerviosos. Su trabajo inicial sobre sicopatología fue Sobre la afasia (1891); donde desarrollaba un estudio sobre este trastorno neurológico en el que la capacidad para pronunciar palabras o nombrar objetos comunes se pierde. Su último trabajo sobre neurología, fue artículo, ‘Parálisis cerebrales infantiles’, escrito en 1897. Sus siguientes trabajos se inscriben en lo que él mismo había bautizado como psicoanálisis en 1896. Esta nueva orientación se dio a conocer en su trabajo Estudios sobre la histeria (1893 ), elaborado en colaboración con el médico vienés Josef Breuer. Freud considera los síntomas de la histeria como manifestaciones de energía emocional no descargada, asociada con traumas psíquicos olvidados. El procedimiento terapéutico consiste en sumir al paciente en un estado hipnótico, para forzarle a recordar y revivir la experiencia traumática origen del trastorno, con lo que se descargarían por catarsis las emociones causantes de los síntomas.

De 1895 a 1900, desarrolló muchos de los conceptos incorporados tanto a la práctica como a la doctrina psicoanalítica. Poco después abandonó el uso de la hipnosis como procedimiento catártico, reemplazándolo por la investigación del curso espontáneo de pensamientos del paciente —llamado asociación libre—, como método para comprender los procesos mentales inconscientes que están en la raíz de los trastornos neuróticos. Encontró evidencias de los mecanismos mentales de la represión y la resistencia, describiendo la primera como un mecanismo inconsciente que hace inaccesible a la mente consciente el recuerdo de hechos traumáticos; y la segunda como la defensa inconsciente contra la accesibilidad a la conciencia de las experiencias reprimidas, para evitar la ansiedad que de ella se deriva. Seguía el curso de los procesos inconscientes, usando las asociaciones libres como guía para interpretar los sueños y los lapsus en el lenguaje. Mediante el análisis de los sueños desarrolló teorías sobre la sexualidad infantil y el complejo de Edipo. Trabajó además la teoría de la transferencia, proceso por el que las actitudes emocionales, establecidas originalmente hacia las figuras de los padres durante la infancia, son transferidas en la vida adulta a otros personajes. Por entonces hace aparición su obra más importante, La interpretación de los sueños (1900), donde analiza (además de algunos sueños de sus pacientes) muchos de sus propios sueños, registrados durante tres años de autoanálisis iniciados en 1897. En 1902 fue nombrado profesor titular de la Universidad de Viena, gracias a los esfuerzos de un paciente con influencias. Sus siguientes escritos, Sicopatología de la vida cotidiana (1904) y Tres ensayos para una teoría sexual (1905), no hicieron más que aumentar el antagonismo con sus colegas. Como consecuencia, Freud continuó trabajando virtualmente solo, en lo que él mismo denominó "una espléndida soledad ".

Hacia 1906, contaba con un reducido número de alumnos y seguidores destacando los psiquiatras austriacos William Stekel y Alfred Adler, el psicólogo austriaco Otto Rank, el psiquiatra estadounidense Abraham Brill, y los psiquiatras suizos Eugen Bleuler y Carl Jung, además del húngaro Sándor Ferenczi, que se unió al grupo en 1908. En 1910 se crea una organización de ámbito mundial denominada Asociación Psicoanalítica Internacional. Tras el comienzo de la I Guerra Mundial, abandonó casi la observación clínica y se concentró en la aplicación de sus teorías a la interpretación psicoanalítica de fenómenos sociales, como la religión, la mitología, el arte, la literatura, el orden social o la propia guerra.

En 1923 se le detectó un cáncer en la mandíbula que precisó de un tratamiento constante y doloroso, por el que tuvo que someterse a varias operaciones quirúrgicas. Cuando los nazis ocuparon Austria, en 1938, se trasladó con su familia a Londres. El 21 de septiembre de 1939, Freud recordó la promesa que le hizo su amigo y médico de cabecera, de ayudarle a morir cuando el cáncer de mandíbula se volviera insoportable. Al día siguiente le aplicaron morfina y murió a la medianoche del 23 de septiembre de 1939. Sus restos fueron incinerados y guardados en una de sus urnas griegas. Su cabeza tenía un perímetro de 55 centímetros y 18 de diámetro.
Otros de sus trabajos son Tótem y Tabú (1913), Más allá del principio del placer (1920), Psicología de masas (1920), El yo y el ello (1923), El malestar en la cultura (1930), El porvenir de una ilusión (1927), Introducción al psicoanálisis (1933), y Moisés y el monoteísmo (1939).

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