１８９０年１０月的一天，在彼得堡軍醫學院裡，一群大學生邊走邊議論著：
「今天是巴甫洛夫教授給我們上消化生理課，到時我們一定要請教一下，『條件反射』！」一個學生興奮地說道。「當然！巴甫洛夫是我們學院最年輕的教授，可以說是生理學方面的權威。」另一個學生應和道。
這群大學生來到教室後，見整個教室坐滿了人。大家濟濟一堂，靜等著巴甫洛夫教授的到來。
一陣鈴聲響過，從門口走進一位精壯的中年教授。大家不約而同地喊出：「巴甫洛夫教授！」
巴甫洛夫微笑著環視了一下教室，然後登上講台，向大家鞠了一躬，接著便翻開教案，認真地上起課來。
這時，一個學生舉手起立，朗聲說道：「請問巴甫洛夫教授，什麼是條件反射？」
話音剛落，同學們一下子把眼光都集中在這個發問的學生身上，弄得他十分不好意思，遲疑地坐了下來。緊接著，大家又把眼光轉向巴甫洛夫教授，等待著他能回答這個問題。巴甫洛夫輕輕笑了一下，愉快地說道：「好吧！下邊我給大家講個故事……」他稍微停頓了一下，接著便講了起來：從前，在俄國中部的梁贊城裡，有戶人家養了一條狗，主人怕這條狗亂跑，就用一根很粗的鎖鏈把它鎖了起來。從此，這條狗一見人就「汪汪」亂吠，並且呲牙咧嘴，表現非常兇惡。
一天，一群孩子走過這戶人家，那條狗拚命的衝著他們狂吠，孩子們遠遠地躲了起來，誰也不敢接近它。
這時，一個腦袋很大的孩子向狗走去，他不但沒躲，反而愈來愈靠近那條狗。
同伴們一齊驚訝地喊道：「不要靠近它！這畜生要咬人呢！」
「我去把鎖鏈打開，它就不會再叫了！」這個孩子很坦然地說道。
「別打開！別打開！」小同伴們一面喊，一面嚇得四散而逃。
孩子真的把鎖鏈打開了。奇怪的是，它不僅不咬他，反而溫順地搖著尾巴，接受孩子的撫摸，從此，這條狗再也不兇惡地狂吠啦。
巴甫洛夫停了一下，看著一個個瞪大眼睛的學生問道：「大家知道這是因為什麼嗎？」
學生們搖搖頭，仍然瞪著眼睛，靜等教授的下文。
「其實，當時我也不知道原因，只是通過研究發現：套上鎖鏈，對那條狗來說是一種刺激，也就是一種條件。這種條件引起了它保護自己的反射，因此這條狗變得異常兇惡。而一旦打開鎖鏈，消除了這種條件，便不再引起它保護自己的反射，因此它變得溫順起來了。」同學們都露出了恍然大悟的神色，紛紛議論起來：
「原來那個孩子就是巴甫洛夫教授，真了不起！」
「噢！這就是條件反射，原來竟是這麼簡單！」
其實，他們哪裡知道，巴甫洛夫為研究動物的消化生理付出了多少代價。
１８４９年，巴甫洛夫出生於梁贊城的一個貧苦的家庭，父親是個傳教士。１８７０年，２１歲的巴甫洛夫帶著一張「貧困證明書」，進入了彼得堡大學攻讀生理學。他刻苦學習，閱讀大量的書籍，大學畢業時，獲得了金質獎章。後來，又轉到軍醫學院深造，並在這所學院中度過了４０多個年頭。
在這期間，巴甫洛夫選擇了研究消化系統的生理狀況這個課題，開始長時間觀察動物體內的消化活動。
他首先把狗的食道經過手術切斷，把切斷的食道兩端縫在狗脖子的皮膚上，然後讓狗餓上一段時間。
一天以後，巴甫洛夫把這只飢餓的狗拉到了實驗室，在狗的面前放一盤鮮肉。狗一見鮮肉，便貪饞地吞了起來。然後咀嚼了幾下就嚥下去了。可是，不一會兒，嚥下去的肉又掉到了食盤裡。這是因為狗的食道已被切斷，肉根本進不了胃裡。
狗依然貪婪地吃著，盤子裡的肉始終是那麼多。
這隻狗徒勞地吃了四五分鐘後，奇怪的現象出現了，在通向狗胃的一根像皮管裡流出了大量的胃液。
胃液不斷分泌，是狗的第十對腦神經——迷走神經的衝動引起的。巴甫洛夫對這隻狗的迷走神經也動過手術，已在上面引出一根絲線。現在，只要他稍微提動一下絲線，就切斷了腦與胃之間的聯繫。結果，狗儘管還是在不斷地吞嚥鮮肉，但胃液卻停止分泌了。
這就是著名的「假飼」實驗，它可以使人們觀察到狗的消化腺的分泌情況。
從２０世紀初，巴甫洛夫又開始研究高級神經活動，第一次發現了大腦皮層機能的活動規律。
他又給一條狗動了手術，在狗的腮幫子上開個小孔，用一根細細的導管安在它的一個唾液腺上。當狗吃東西流唾液的時候，一部分唾液就通過導管流到了外面。
巴甫洛夫通過實驗發現，只要食物落到狗的口中，它就會泌出唾液，如果食物是濕的，分泌的唾液就少些，食物是乾的，分泌的就多些。這種反射活動是狗和其它一切動物生來就有的，巴甫洛夫稱它為非條件反射。
但後來的實驗中，他又發現一個非常重要的事實，除了食物刺激口腔會引起狗的唾液分泌以外，其他的刺激，比如光、聲音等的刺激，也能引起狗的唾液分泌。
為了通俗、形象地說明這種現象，在一次實驗時，巴甫洛夫舉起一隻檸檬，對觀看實驗的學者說：
「諸位都知道這是檸檬，我不準備把它送到你們口中，只是讓大家看一看……」
說到這裡，所有在場的人的口中都流出了口水，許多人不自覺地嚥了一下，並且笑出聲來。
巴甫洛夫接著說：「諸位並沒有吃到檸檬，卻流出了口水。但諸位又是吃過檸檬的，知道它很酸，所以一見到它就流出了口水。這種流口水的反射是有條件的。因此我們稱它為條件反射。」
從「非條件反射」到「條件反射」，巴甫洛夫經歷了漫長而又艱苦的實驗過程，這是消化生理過程中的一項重要發現，為人類在生理學方面的研究，做出了巨大的貢獻。為此，在１９０４年，諾貝爾獎基金會該年度的生理學和醫學獎金，授予了巴甫洛夫教授。要知道，巴甫洛夫是世界生理學家中第一個享有這種榮譽的科學家。
１９３５年，巴甫洛夫以８６歲的高齡，主持了在蘇聯召開的第１５屆國際生理學大會，在這次大會上，巴甫洛夫被授予「全世界生物學界元老」的稱號。次年２月，這位被人們讚頌為「生理學無冕之王」的科學家去世。