Его исследования об особенностях пищеварения стали основой для развития новейшего научного направления. Ученый занимался работой в области физиологии более 35 лет. С помощью разработанного им метода условных рефлексов установил, что в основе психической деятельности лежат физиологические процессы, происходящие в коре головного мозга. Чтобы доказать свою теорию, ученый проводил эксперимент, получивший название «собака Павлова». Во время исследования после звукового сигнала животному давали пищу. После нескольких таких сеансов у пса стала выделяться слюна, даже если он не видел еды, едва только начинал слышать этот звук. Таким образом, Ивану Петровичу удалось открыть понятие рефлекса. Опыт Павлова с лампочкой проводился почти таким же образом и вызывал аналогичный эффект, Во время этого эксперимента вместо сигнала метронома включалась лампа и животное реагировало на свет.