麦卡锡在20世纪50年代末研究的另一个课题是如何使程序能接受劝告从而改善其自身的性能。为此他提出过一个名为Advice Taker的系统的设想。有资料说，这是世界上第一个体现知识获取工具思想的系统，1968年建成。实际上，这个系统并未最后完成，只是完成了一部分，用LISP语言建立起了一个具有常识(common sense)的软件，能理解告诉它的是什么，并能评估其行动的后果。但正是在Advice Taker的开发过程中，启发麦卡锡提出了用“分时系统”代替“批处理系统”的建议，使计算机的使用方式引发了一场革命。

除了人工智能方面的研究和贡献之外，麦卡锡也是最早对程序逻辑进行研究并取得成果的学者之一。1963年他发表的论文“计算的数学理论的一个基础”一文 (收录于P．Braffort和D．Hirschberg编辑的《计算机程序设计和形式系统》——Computer Programming and Formal Systems，North Holland，33-70页)集中反映了他这方面的成果。麦卡锡在这篇论文中系统地论述了程序设计语言语义形式化的重要性，以及它同程序正确性、语言的正确实现等问题的关系，并提出在形式语义研究中使用抽象语法和状态向量等方法，开创了“程序逻辑”(10gicsofprograms)研究的先河。程序逻辑就是一种“语言”，用这种语言可以无二义地表达程序的各种性质，其语义规定了该语言中各种表达式的意义，而它的一组规则则用同意义相关的方式去操作这些表达式以计算该语言中的各种断言(assertation)的真值。研究程序的逻辑对于帮助人们了解软件是否合理十分重要，它可以用于程序验证 (program verification)，自动程序设计，为优化和审计而进行的程序分析等方面。麦卡锡在上述论文中提出的方法是用递归函数作为程序的模型。他以两个链表(1ist)的“附加”(append)操作为例说明可以用递归的方法定义这个函数，并可以用形式化的方法证明链表的附加操作是满足结合律的 (associative law)，即x@(y@z)二(x@y)@z。麦卡锡进而证明了用一系列递归定义的函数就完全可能建造大型的软件系统，并用归纳法证明这些系统所具有的性质。麦卡锡所提出的方法是有关程序逻辑研究中第一个比较系统而成熟的方法，曾被广泛地采用。

20世纪70年代以后，麦卡锡又开始研究非单调逻辑。在经典逻辑中，由已知事实推出的结论，决不会在已知事实增加时反而丧失其有效性，因此是“单调的 ”(monotonic)。但在人类思维过程中，由于信息的不完全和认识的局限性，常常有随着事物的发展变化，原有结论被否定和取消的情况，这就导致了所谓“非单调逻辑”(non monotonic logic)。非单调逻辑中有一类是基于最小化语义的最小化非单调逻辑。1980年，麦卡锡在一篇论文中提出了“限制逻辑”或称“限界逻辑”，成为这类非单调逻辑中比较成功的一个体系(见J．McCarthy：Circumscription a form Of non monotonic reasoning·Artificial Intelligence，V01.13，1980，27—39页)。限制逻辑的基本思想是：“限制”某个谓词P也就是排除以P的原有事实为基础所建立的大部分模型，而只保留有关P的最小模型。这与人类思考问题时总是在某些条件限制下考虑，也就是只考虑所涉及的个体或关系，而决不去涉及其他个体或关系，是比较相符的。1986年，麦卡锡在AI杂志上就限制逻辑的应用发表了进一步的研究论文：“限制逻辑在常识知识形式化中的应用”(Applications Of Circumscription tO Formalizing Common Sense Knowledge，AI，V01．28，1986，89—116页)，对倡导常识推理和常识研究起了十分重要的作用。