Er war der Überzeugung dass Verhalten auf Reflexen beruhen kann und entdeckte das Prinzip Konditionierung . Dabei unterscheidet er zwischen unkonditionierten auch genannten und konditionierten Reflexen die im Laufe Zeit erworben werden.
Am Bekanntesten dürfte der Pawlowsche Hund und dessen Versuchsaufbau sein. In diesem stellte Pawlow fest dass die Speichelsekretion eines Hundes nicht erst mit dem beginnt sondern bereits beim Anblick der Nahrung. ein anderer Reiz zum Beispiel ein Klingelton die Sekretion von Speichel und anderen Verdauungssäften wenn er regelmäßig der Fütterung vorausgeht. Pawlow das Geschehen durch das mehrmalige Zusammentreffen des und dem anschließenden Fressvorgang. Irgendwann reicht dann der Reiz aus um die Speichelsekretion auszulösen. bezeichnet dies als konditionierten Reflex.