伊凡‧彼得羅維奇‧帕夫洛夫（Ivan Petrovich Pavlov）於西元一八四九年九月二十六日誕生於俄國名為粱贊（Ryazan）的小鎮。他九歲時從籬笆上摔下來，頭撞到了磚地。發生這次意外後，身為聖三一修道院院長（the Abbot of St. Trinity Monastery）的叔父就接他去修道院同住。在那兒，叔父鼓勵帕夫洛夫大量閱讀，此外也要幫忙他那以勤儉聞名的叔父打理修道院。之後的人生，他將自己之所以對於生理實驗有滿腔熱情，歸因於這段童年經歷。

西元一八七○年，帕夫洛夫進入聖彼得堡大學（St Petersburg University）研讀。那時，他因為對科學知識抱持滿腔熱血，滿腦子都想著要以科學帶動社會改變。帕夫洛夫個人的閱讀習慣讓他接觸到英國喬治‧劉易斯（George Lewes）的著名研究，特別是關於生物學的研究，他在心中牢記閱讀過的長篇內容。

在伊利亞‧法捷耶維奇‧齊翁（Ilya Fadeyevich Tsion；西元一八四二年至一九一○年）的指導下，帕夫洛夫開始詳細研究胰神經，這篇研究也讓他榮獲了一面金質獎章。將神經系統視為主要掌控身體運作方式的想法，深深吸引著帕夫洛夫，有段時間他甚至認為神經系統是掌控身體運作的唯一方式。藉由神經系統的刺激，動物體內器官得以運行各種功能，特別是分泌各種消化液。運用古老的概念性區別法，他將掌控體內器官的「神經」理論與進行化學作用的「體液」理論區別開來。不久之後，他將此想法當做神經生理學通用觀點的基礎，並延伸運用到心理學上，進行制約反射的研究。

帕夫洛夫喜歡與博士生一同進行研究。他後來說：「從大家的討論中，我養成運用生理學思維進行推理的習慣（這後來使他對一些心理現象的解釋產生懷疑），我努力運用實驗技術，將它們發揮到最大效益。」帕夫洛夫在一八八四年至一八八六年間，訪察卡爾‧路德維希（Carl Ludwig）在萊比錫（Leipzig）的實驗室，精進自己在「生理手術」上的技術。

帕夫洛夫不樂於運用已肢解的動物部位進行實驗。他相信動物是個整合系統，在神經系統的作用下，身體的每一部分都會相互影響。他還認為某項作用中的每個階段都與其他階段相關，就是在這種原則的驅動下，他發展出將過程取樣的手術技巧，特別是取樣消化作用的技巧。他一手策畫實驗室的空間布局，讓狗可以在麻醉之下進行手術，他將狗重塑成一部具管線出口的裝置，讓消化作用的各階段分泌液能從這些出口排出。實驗幾乎都著重在兩個消化階段之間的關係，像是食物出現在胃中與胃液分泌的關聯；然後下一個階段就是胰液的分泌了。帕夫洛夫痛恨血液，所以進行所有手術時，必定要有人清理，不僅如此，他還堅持生理手術改造的動物，「必須同時顧及二個層面，一是讓手術造成的傷害復原，二是在此手術程序允許的範圍內，盡可能讓動物恢復正常狀態。」

威廉‧博蒙特（William Beaumont；西元一七八五年至一八五三年）在研究消化過程裡的化學反應上領先眾人，他的研究深深啟發了帕夫洛夫，使帕夫洛夫致力探索消化作用的神經控制。博蒙特的研究事實上是一項意外，有一位加拿大籍僕人艾利克斯‧聖馬丁（Alexis St Martin），身上有條通到身體外部的胃瘻管，他痊癒了，但開口沒有封閉，留下一個可以取得消化過程中分泌液的洞口。帕夫洛夫純熟的手術技巧，讓他能以超凡的方式重造實驗狗。他在唾腺、食道、胃、肝、胰管，甚至是小腸都造出具有永久性外部開口的瘻管，讓他取得這些器官分泌液的樣本。他於是可以十分詳細地觀察消化過程，特別是精準測出刺激與消化反應間的相關量化數值。一開始，帕夫洛夫開在狗身體上的瘻管很快就會癒合。他解決此問題的特有辦法，就是仿照嘴巴、鼻孔與身體其他外部開口的樣子，在開口周圍縫上一小塊黏膜。就這樣，他創造出永久性的瘻管。

帕夫洛夫的研究受到國際矚目，並且因為研究出影響胃液分泌的神經機制，讓他在一九○四年榮獲了諾貝爾獎。但在獲獎感言中，他大量提及自己近來進行的制約反應研究，然而就是這項研究對心理學界的影響深遠，也因此讓他成為家喻戶曉的人物。

最後帕夫洛夫被聘為軍事醫學院（Military-Medical Academy）心理學系的教授。不久後，他繼續在皇家實驗醫學研究所（Imperial Institute of Experimental Medicine）的心理部門從事研究。