巴甫洛夫是俄国著名的科学家，当他读了达尔文的《物种起源》这本书之后，就立志走上献身自然科学的道路。
在科学的道路上，他进行了一项著名的实验：在一只狗的脖子上开一个口子，把食管切断。然后，把这两个断头接到皮肤外头来。这样，食管被切断后，给狗喂食物时，食物不会进到胃里，而是从切口处掉到了外面。通过这个实验，巴甫洛夫发现，食物虽然不能到达胃里，可是胃液还是分泌了出来。
这个实验告诉人们：胃液的分泌不是食物刺激的结果，而是食物刺激了口中的味觉神经，味觉神经将信号传达到了大脑，大脑控制着胃液的分泌。由于巴甫洛夫的这项研究揭示了消化生理的详细情况，因而获得了1904年的诺贝尔医学与生理学奖。
不仅如此，巴甫洛夫还发现了条件反射。食物刺激口中的神经导致胃中的一系列反应，也被称为无条件反射。这就像灰尘落进眼睛里，人就会眨眼一样，是与生俱来的反射，不需要任何训练就会产生。那什么是条件反射呢？
科学家巴甫洛夫进行了这样一项实验：在给狗喂食之前，打开电灯。这时狗是不会流唾液的。可是，在打开灯以后，紧接着给狗喂食，它的唾液就流了出来。以后，凡是给狗喂食的时候，就打开电灯，也就是让灯光和食物同时出现。这样重复多次以后，只要灯光一亮，即使没有食物，狗也会流出口水来。狗已经把灯光同食物的出现联系了起来，所以，对灯光像对食物一样起反应，这就是条件反射。
巴甫洛夫经过深入细致的研究，证明了条件反射是高级神经活动的基本形式。他创立了条件反射学说，也就是高级神经学说。他的研究弄清了许多复杂的问题，对生理学和医学都是巨大的贡献。
巴甫洛夫在86岁时，写下了一份遗嘱。这个遗嘱不是写给他的子女的，而是把自己的经验和希望留给献身科学事业的青年。他在遗嘱里这样写道：“科学要求人们花费毕生的精力。即使你有两倍的寿命，仍然是不够用的。”