Ivan Petrovics Pavlov 1849. szeptember 14-én született Rjazanban, ahol apja, Peter Dmitrievich Pavlov falusi pap volt. Először a ryazani egyházi iskolában, majd az ottani teológiai szemináriumban tanult.

1890-ben Pavlovot

Az 1860-as évek orosz irodalomkritikusai közül kiemelkedő D. I. Pisarev és az orosz fiziológia atyja, I. M. Sečenov által előidézett progresszív gondolatok ihlette Pavlov elhagyta vallási karrierjét, és úgy döntött, hogy életét a tudománynak szenteli. 1870-ben beiratkozott a fizika és matematika karra a természettudományi tanfolyamra.

Pavlov szenvedélyesen elmerült a fiziológiában, amelynek valójában egész életében ilyen alapvető fontosságúnak kellett maradnia. Ezen az első tanfolyamon készített egy másik hallgatóval, Afanasyevvel együttműködve első tanult traktátusát, a hasnyálmirigy-idegek fiziológiájáról szóló munkát. Ezt a munkát széles körben elismerték, és aranyérmet kaptak érte.

1875-ben Pavlov kiemelkedő végzettséggel fejezte be tanfolyamát, és megkapta a természettudomány kandidátusának fokozatát. Az élettan iránti elsöprő érdeklődés miatt azonban úgy döntött, hogy folytatja tanulmányait, és az Orvosi Sebészeti Akadémián folytatta a harmadik tanfolyamot. Ezt 1879-ben fejezte be, és ismét aranyérmet kapott. Versenyvizsga után Pavlov ösztöndíjat nyert az Akadémián, és ez a híres orosz klinikus, S. P. Botkin klinikájának élettani laboratóriumának igazgatói posztjával együtt lehetővé tette számára kutatási munkájának folytatását. 1883-ban bemutatta doktori disszertációját «A szív centrifugális idegei» témában. Ebben a munkájában kifejlesztette az idegességről alkotott elképzelését, példaként felhasználva a felfokozott szív idegzetét, amelyet felfedezett, továbbá meghatározta az idegrendszer trofikus működésének alapelveit. Ebben, valamint más munkákban, amelyek főként a botkin klinika laboratóriumában végzett kutatásai eredményeként jöttek létre, Pavlov kimutatta, hogy a keringési szervek aktivitásának reflexes szabályozásában létezik alapvető minta.

1890-ben Pavlovot meghívták a Kísérleti Orvostudományi Intézet élettani tanszékének megszervezésére és irányítására. Irányítása alatt, amely élete végéig 45 évig tartott, ez az intézet a fiziológiai kutatások egyik legfontosabb központjává vált.

1890-ben Pavlovot kinevezték a Katonai Orvostudományi Kar farmakológiai professzorává, öt évvel később pedig az akkor megüresedett élettani tanszékbe, amelyet 1925-ig töltött be.

Az emésztés fiziológiájával kapcsolatos Pavlov-kutatás logikailag arra késztette, hogy megteremtse a feltételes reflexek tudományát. Az emésztőmirigyek aktivitásának reflexes szabályozásáról szóló tanulmányában Pavlov különös figyelmet fordított a «pszichés szekréció» jelenségére, amelyet az ételtől származó ingerek okoznak az állattól távol. Azzal a módszerrel - amelyet kollégája, D. D. Glinskii fejlesztett ki 1895-ben - fistulák létesítésére a nyálmirigyek csatornáiban, Pavlov kísérleteket tudott végezni e mirigyek természetén. E kísérletek sora arra késztette Pavlovot, hogy elutasítsa a "pszichés" nyálelválasztás szubjektív értelmezését, és Szecsenov azon hipotézise alapján, miszerint a pszichés tevékenység reflex jellegű volt, arra a következtetésre jutott, hogy itt is egy reflex - bár nem állandó, hanem átmeneti vagy kondicionált - részt vett.

A feltételes reflexek funkciójának ez a felfedezése lehetővé tette az összes pszichés tevékenység objektív tanulmányozását, ahelyett, hogy eddig szubjektív módszerekhez folyamodott volna; most kísérleti eszközökkel meg lehetett vizsgálni a legbonyolultabb összefüggéseket egy szervezet és külső környezete között.