无条件反射是动物和人生而具有、不学而会的反射。如吃食物流口水、光照使瞳孔收缩等都是与生俱来、不学而会的，都是无条件反射。
条件反射是个体通过模仿、学习，在无条件反射的基础上形成的反射。例如，巴甫洛夫在每次给狗吃食物之前都给它一个灯光，经过灯光和食物的几次结合之后，灯光一亮，狗就要流口水。这时，灯光成了食物的信号，也就是说这时狗已经形成了对灯光的条件反射。条件反射是有条件的，即只有外界刺激是某种无条件反射刺激的信号的时候，它才能引起条件反射。当灯光不再是食物出现的信号的时候，它就不再能引起条件反射了。而无条件反射是没有这种条件的，只要无条件刺激出现，就会引起无条件反射。 感受器官接受外界刺激，产生神经冲动，神经冲动沿感觉神经传至神经中枢，神经中枢再发出指令，经运动神经传至运动器官，对外界刺激做出回答性反应，构成了一个反射活动。反射是有机体在神经系统的参与下，对内外环境刺激做出的规律性回答。
实现反射活动的神经通路叫反射弧，它由感受器、传入神经、反射中枢、传出神经和效应器五个部分组成。感受器是指感觉器官中将外界刺激的物理化学能量转化为神经冲动的组织，如视觉器官的视网膜、内耳中的科蒂氏器官等。传入神经就是感觉神经，它把神经冲动传到神经中枢。神经中枢就是脊髓和脑。传出神经就是运动神经，它把神经中枢的指令传至肌肉、筋腱、关节和内脏器官，即效应器，做出对外界刺激的应答性反应。
反馈是指反射活动的结果又返回传到神经中枢，使神经中枢即使获得效应器活动的信息，从而更有效的调节效应器活动的过程。 巴甫洛夫还着重探讨了有机体把外在世界分解为个别要素的机制，提出了分析器学说。分析器由各个感受器和与它相连的传入神经以及传入神经所达到的大脑皮层区域三大部分构成。每一条件反射的形成都有赖于分析器的功能，特别是大脑皮层的功能。大脑皮层是分析器的总体,它通过暂时神经联系,对来自各个感受器的刺激进行精确的分析和综合，建立协调各种条件反射。对人来说，客观刺激物作用于感受器，引起大脑皮层的活动，就产生了感觉、知觉、表象等心理活动。（见分析器学说）
为了区别人类意识和动物行为的本质差异，巴甫洛夫提出了两种信号系统的学说。他指出，有两类不同的条件反射，一类是以实物即“第一信号”为条件刺激物的条件反射，称作第一信号系统；一类是以言词即“第二信号”为条件刺激物的条件反射，称作第二信号系统。第一信号系统是人类和动物共有的，而第二信号系统则是皮层进化到人类阶段所特有的产物，是人类大脑才能实现的条件反射。词是与第一信号紧密联系，又更抽象、更概括地反映具体事物的一种符号，它使人类对现实的反映具有自觉的特征，使人类具有思维、意志，使人类的感知、注意、记忆等心理活动具有新的品质。巴甫洛夫还根据人在两种信号系统协同活动中表现出的个别差异区分出“思维型”、和“艺术型”，介于两者之间的是“中间型”，并将这种类型差别与人的能力差别联系起来。（见两种信号系统学说）
巴甫洛夫在研究动物的高级神经活动规律时，发现不同的机体在形成条件反射时表现出很大的个别差异。巴甫洛夫认为这种差异是不同机体具有不同的神经过程的特性，即大脑皮层的兴奋和抑制过程的强度、平衡性和灵活性不同造成的。他进一步提出了神经类型学说,作为人类气质和性格的生理基础。（见高级神经活动类型学说） 连续给动物形成几个条件反射：灯光的食物条件反射、铃声的防御条件反射等。当这些条件反射都按照固定的顺序出现的话，多次训练以后，只要第一个条件反射的刺激灯光一亮，动物就会流口水，而且吃完食物还没听到第二个条件反射的刺激铃声响，它便会出现第二个条件反射，即防御性的动作反应，此后，按照固定的顺序，其他的反射活动也会陆续出现。刺激形成了固定的顺序，反应也跟着形成了固定的顺序。大脑皮层对刺激的定型系统所形成的反应定型系统叫做动力定型。
巴甫洛夫认为，动力定型是人的习惯的生理基础。因为有了各种习惯，人常常不用花费多少精力就可以把很多活动维持下去。例如，我们不需要去想，早晨起床、刷牙、洗脸一系列活动就可以顺利的进行下去。这样，我们可以把精力主要用在需要用心去解决的新任务上。巴甫洛夫还认为，动力定型的破坏会引起人的消极情绪反应。例如，一个人有睡午觉的习惯，一旦因为特殊原因，这天他没睡成午觉，他整个下午就回觉得不舒服、不愉快。 巴甫洛夫学说坚持主观现象与客观现象之间的辩证统一，强调一切主观活动都是由外界影响所致的因果决定论，主张采用条件反射法这一客观的实验法来科学地研究心理现象。因此，巴甫洛夫学说又坚持心理现象与生理现象之间的辩证统一，主张从中枢神经活动的规律中探明心理活动的生理机制；还坚持机体与环境之间的辩证统一，把条件反射视为机体与外部世界相互作用的要素，是在机体与外界维持平衡的过程中不断建立起来和变化着的，它服从事物运动和发展的规律。
