诺贝尔奖获得者、俄国生理学家巴甫洛是最早提出经典条件反射的人。他在研究消化反应时，无意中发现了一个很有意思的现象：研究人员给狗喂食时，它会分泌唾液，这是正常的生理现象，但反复多次之后，狗只要看到食物，即使没有吃到，也会分泌唾液，甚至尚未看到食物，只看到食物容器或听到研究人员的脚步声，都会分泌唾液。这引起了巴甫洛夫的好奇，他专门设计了一个实验来探究食物容器或脚步声与唾液分泌之间的联系，并由此提出了经典条件反射学习理论。

经典条件反射指的是，一个刺激和另一个带有奖赏或惩罚的无条件刺激多次联结，可使个体学会在单独呈现该刺激时，也能引发类似无条件反应的条件反应。巴甫洛夫认为，人类的学习就是条件反射建立的过程，而记忆则是条件反射的巩固，我们的许多行为或感觉都是通过条件反射来塑造的，例如我们熟知的“望梅止渴“谈虎色变”等。

巴甫洛夫的经典条件反射在性质上属于联结式学习，即将两个本没有关联的事物联系在一起，这为研究学习提供了一种新的思路。以下就从条件作用的获得与消退、刺激的泛化与分化、次级条件反射的形成这三方面对该理论进行阐述。

在巴甫洛夫的实验里，食物是一种无条件刺激，由食物在口中引起的唾液分泌反应是无条件反应。呈现食物之前出现的铃声本来不具有食物的意义，并不会引起唾液分泌，但当铃声出现之后紧接着出现食物，尤其是在两者相继出现并多次结合后，铃声便具有了食物出现的意义，因而也能引起唾液分泌。巴甫洛夫将铃声这种具有无条件信号意义的刺激称为条件刺激，将由条件刺激引起的反应称为条件反应。这种反应是在无条件反应基础上后天习得而建立的暂时神经联系。巴甫洛夫认为这标志着学习的形成，它是一种最简单、最基本的学习形式。

在条件反射建立以后，如果条件刺激重复出现多次而没有无条件刺激相伴随，则条件反应会变得越来越弱，并最终消失。由此可见，在学习中要想获得巩固的知识，需要不断地复习强化。

巴甫洛夫把比较精确而又客观的方法引入对动物学习的研究，把心理与生理统一起来，对高级心理活动进行了卓有成效的研究，从而对心理学的发展产生了巨大影响。由于他的研究有助于心理学摆脱心灵主义和内省法的束缚，因而为美国行为主义心理学界所关注。条件反射学说成为行为主义的主要部分之一，几乎成了20世纪上半叶学习理论的基础，为教育实践带来了很多启示。