在接下来的半个世纪里，他所创立的动物实验方法成了大多数学习研究的模式。
尽管后来的研究者们（包括桑代克本人）多少修正了效应律，并极大地完善了锻炼律，可是，这两条定律成了不论是人类还是动物的行为主义心理学的基础。因为，人类的行为虽然比猫的行为远为复杂，可是，行为主义者认为两者可以用同一些原理来解释；桑代克说，差别仅在于，“人脑‘细胞结构的数量、精度和复杂性’构成了它所产生的联想的‘数量、精度和复杂性’”。他甚至还认为，人类文化发展如此缓慢的原因是，因为它是通过试误法学习来进行的，成功率极低，跟动物所用方法一样。
伊凡·巴甫洛夫（1849－1936）却是另一种极为不同的科学家，他是位实验生理学家，其职业生涯的前半部分进行的是消化研究。正是因为这个工作上的原因，他才注意到垂涎的狗这个奇怪的现象。他把职业生涯的下半部分用于他叫做“条件反射”的研究。他从始至终都认为条件制约是一种生理现象而非心理学过程，尽管制约的规则成为行为主义不可缺少的规则，就像学习和效应律一样，可是，他对心理学的看法如此之低，竟然威胁要开枪击毙胆敢在他实验室里使用心理学术语的人。他在弥留之际尚在声称，自己不是心理学家，而是一位研究大脑反射的生理学家。
巴甫洛夫出生在俄国中部的一个家庄上，他父亲是当地的东正教牧师，他母亲亦是一位牧师的女儿，巴甫洛夫也计划承袭家庭传统。当时，沙皇亚历山大二世刚颁布法令，允许家庭贫穷但有天赋的孩子免费上学。巴甫洛夫两个条件都符合，因此就接受了小学和中学教育。可是，在中学阶段，巴甫洛夫读到了达尔文的《物种起源》和俄国生理学家伊凡·塞基洛夫的《大脑反射》，因而就经过了某种类似转教的过程。他放弃了当牧师的计划，辍学到了圣彼德堡大学（同样也是因为沙皇的慷慨大度），专攻自然科学，塞基洛夫当时是这里的生理学教授。
巴甫洛夫1875年以优异成绩毕业了，进而研究医学，可是，他的目标是要进行研究工作，而不是实习，而且，他还得靠当助手的微薄薪水养活自己——1881年之后还得养活妻子。当时，俄国给年轻科学家的机会比西方国家少得多，而且尽管巴甫洛夫有出众的才能和在生理学研究当中令人瞩目的成就，可是，多少年的时间里，他只能竭力维持最基本的生存。
然而，他太执着于自己的工作了，根本无暇顾及日常生存的急迫需求。他是不食人间烟火的知识分子象征。订婚的时候，他没有钱为情人买奢侈品，只有一次为她买了一件实用的东西：一双鞋，而且还是她出远门急等着穿的。可是，等她到达目的地打开行李一看，里面只有一只鞋。她写信问怎么回事，他回信说：“别找鞋了。我把它当作一件可以想起你来的记念物放在我桌上。”他们结婚以后，几乎就是生活在贫困之中，他经常忘了领薪水，直到妻子提醒方才知道。有年冬天，他没有钱为公寓买一些燃料，致使他用来研究脱变现象的一群蝴蝶冷死了。他的妻子因为贫穷而发牢骚，而巴甫洛夫却恼怒万分地说：“唉呀呀，别烦我了。我所有的蝴蝶都死了，出了这样令人伤心的事，你却还在这里抱怨一些愚不可及，鸡毛蒜皮的小事。”
可在实验室里，巴甫洛夫却是个实际的人，一位完美主义者，而且办事有条有理。他希望自己的助手按他的标准来实践，稍有越矩便受惩罚或者开除掉，不管原因何在。在革命期间（他在许多年里一直对此不抱同情态度，不过，最终还是成为这个制度的支持者），其中的一名雇员迟到了。巴甫洛夫严加责问时，这人说，一路上，街上出现了巷战，他差点连命都丢了。可巴甫洛夫愤怒地回答说，这构不成一个理由，因为对科学的贡献应该超过一切其它的动机。按照一些人的说法，巴甫洛夫还是将此人解雇了。
那是巴甫洛夫成功之后很久的事了。1891年，巴甫洛夫42岁的时候，他终于被圣彼德堡军事科学院任命为教授，又过了几年之后，又被圣彼德堡大学任命为教授。有这样一些扎实的基础之后，他开始组建实验医学研究所，他在这个研究所里进行了40年的研究。他在19世纪90年代的工作是进行消化研究，通过外科手术切开实验狗的胃部，并在里面植入一个带瘘管的小囊。这可以让他观察胃反射（狗开始吃食时胃液的分泌），而又不让食物污染胃液。他的发现使其获得1904年的诺贝尔医学奖，1907年，他成为俄国科学院院士，或者专职会员，到达了俄国科学声望的顶峰。
1897至1900之间，在他的胃反射研究的中途，巴甫洛夫注意到了一种奇怪而令人烦心的现象：狗在不是喂食的时候也会分泌出一些胃液和唾液，比如，在比正式喂食时间稍为前一点，它如果看见或者听见喂养者的时候。起初，巴甫洛夫认为这是件烦人的事，因为这会影响到有关消化分泌物的数量的数据。可是，他想到，一定有个什么原因可以来解释，狗为什么会在嘴里甚至附近没有食物时也会产生这样一些液体。一个明显的解释是，狗“意识”到进餐时间快到了，而这个念头会产生分泌物，可是，坚决反对心理学的巴甫洛夫对这些主观的猜想绝不会轻信。
尽管他不太情愿进行这方面的研究，可是，巴甫洛夫最终还是决定去了解一下，因为，在他的观点来看，这完全是个生理学的现象——因为受到看见或者听见经常喂食的人这种刺激而在大脑里面产生的一种反射，该反射引起了“精神性分泌”。1902年，他开始研究这种并非与腺体反应有固有联系的刺激是在什么时候和以怎样的方式引起这种反应。这种现象，他一直研究了一辈子。
巴甫洛夫虽然是位外科专家，却并没有为这项研究花费精力去做一只胃囊。由于狗看到喂食的人时既产生胃液，也产生唾液，在唾液腺体上做一只简单的囊，并把它挂在高处，导入一个收集和记录装置就可以了。狗接受培训后站在桌子上不动，而且因此得到奖赏、抚弄和喂食。由于急于逗人高兴，它往往不需要人告诉它而自己跳到桌上，而且极有耐心地站在上面不动，带着不太紧的套圈，再与一些设备相连。需要用套圈来防止损坏设备。这套设备由一只橡皮管把腺囊与收集容器和记录筒连着。狗面对着一扇带窗户的墙，面对它们的地方，在实验室的里面，有一只喂食桶，可以通过机械装置把食物倒进这只桶里。
食物一到狗嘴里面后，其唾液即开始溢出。由于这是一种不需要培训的反射，巴甫洛夫把食物叫做“非条件刺激”，把这种唾液反应叫做“非条件反射”。可是，要研究的事情是中性的刺激与同样的反射之间的联系。最典型的模式是，实验者在不被狗看到的地方发出一个响声，这样的话，就不会对狗形成信号作用。这样的响声可以通过摇铃，按蜂鸣器制造出来，而且会引起食物向喂食桶倒食，倾倒的时间间隔为5－30秒之后。起先，铃档的声音或者蜂鸣器的声音只会引起一般的反射——狗竖起耳朵来——但不会出现唾液反射。可是，经过几轮试验之后，仅是这个声音就会使狗的唾液开始溢出。按巴甫洛夫的说法，声音已经变成引起唾液反应的“条件刺激”，而唾液反应则已经成为声音的“条件反射”。
巴甫洛夫及其助手们变换了这个实验的各种形式。他们经常不用声音，而是使灯光闪动，或者在狗可以通过窗户看到的地方转动一个物体，或者操纵某个可以碰触到狗的仪器，或者拉动狗圈某个部位，变换中性刺激与喂食之间的时间间隔等等。在所有的情况下，中性刺激都可以变成条件刺激，可是，其容易程度不太一样。中性的某种气体（不是食物气味）可能需要20多次配对才能成为条件刺激，而一种在狗的视线所及的地方转动一个物体却可能只需要5次配对，一种高声的蜂鸣器只需要一次就可以了。
心理学家可能会把这种条件形成过程称作联想学习，可是，巴甫洛夫是用生理学术语来解释的。他向导师塞基洛夫和第一个提出反射学说的笛卡儿表示了谢意，并提出，非条件的反应，比如将食物放进嘴里时出现的唾液反应，是一种大脑反应：是存在于脊柱或者下脑中枢里的感觉和运动神经之间的一种直接连接。对比而言，条件反射，比如听到一阵铃声或者其它在以前都是中性刺激的声音时出现唾液现象，是由条件形成过程中在大脑皮层里建立起来的新反射通道的结果。
巴甫洛夫以极为详细的细节阐述了他的大脑定位反射理论，以支持他就条件形成所获得的发现。可除了在苏联以外，这个学说在很大程度上为人们所忽略了，而在美国，它被心理学家卡尔·拉什利全盘否定了；拉什利切除了老鼠不同部位和不同量的大脑皮质，再让它们学习迷宫走法，发现老鼠学习能力的缺失与任何某个具体的皮层区的损坏没有关系，而是与切除掉的总量有关系。
然而，巴甫洛夫的生理学理廴此亢烈膊挥跋斓饺嗣嵌运氖笛槭莺吞跫纬煞ㄔ蛉惹榈幕队潭龋既衔馐嵌孕睦硌e兜募蠊毕住k闹档米14獾姆11钟腥缦乱恍?
时序：
给予刺激的顺序是至关重要的。只有在中性刺激早于非条件反射的时候，它才会成为条件反射，才能够激发反射。