La scoperta del riflesso condizionato (1903) consentì di applicare i metodi obiettivi della fisiologia allo studio dei processi nervosi superiori. I riflessi condizionati naturali e artificiali, le loro modalità di formazione e di azione, hanno assunto grande importanza in fisiologia, psicologia e psichiatria, anche se con risultati alterni. Curiosamente, i resoconti degli esperimenti di Pavlov furono per molti anni per lo più orali e parziali, a partire dalla relazione presentata nel 1903 al Congresso di Scienze Naturali di Helsinki (allora territorio russo) dal collaboratore Ivan Tolochinov: il primo testo in inglese, ad esempio, fu pubblicato solo nel 1927.