Trong thí nghiệm của Pavlov, ông đã thực hiện việc điều kiện hoá cổ điển (classical conditioning) trên chó để nghiên cứu về hành vi và hệ thần kinh.

Lần đầu tiên ông bật đèn nhưng không cho chó ăn, chó vẫn tiết dịch vì đèn bật là một kích thích mới mà chó chưa hề biết đến trước đây. Khi bật đèn, hệ thần kinh của chó nhận thức được tín hiệu thị giác và phản hồi bằng cách tiết ra nước bọt. Điều này là phản ứng vật lý tự nhiên của chó và không có liên quan đến việc ăn.

Sau đó, khi ông bật đèn và cho chó ăn, và lặp lại quá trình này nhiều lần, chó sẽ bắt đầu học được mối liên kết giữa đèn bật và thức ăn. Cuối cùng, khi chỉ bật đèn mà không cho chó ăn, chó vẫn sẽ tiết dịch bởi vì nó đã học được rằng đèn bật có thể liên quan đến thức ăn. Đây chính là cơ chế điều kiện hoá cổ điển.