Fizioloji və psixologiya sahəsindəki işləri ilə psixofizyoloji və təcrübi psixologiya sahələrini dərindən təsir etdi. Fizioloji və psixologiya sahəsindəki işləri ilə psixofizyoloji və təcrübi psixologiya sahələrini dərindən təsir etdi. Bu səbəblə hər iki elm sahəsinin qurucularından sayılar.
Leninqrad Fizioloji İnstitutunun başında olaraq işlərini davam etdirdi. Şərtli reflekslərin təbiəti və işləyişi mövzusundakı kəşfi, bütün araşdırmaları öyrənmə sahəsinə yönəltdi. Pavlovun itlər üzərində etdiyi klassik şərtlənmə təcrübələri məşhurdur. İtə ilk olara bir neçə dəfə zəng çalınar. Lakin it reaksiya verməz. Sonradan ət verilər, itin tüpürcəkləri axar. Sonra ət ilə birlikdə zəng çalınar. Daha sonra ət verilmədiyi halda zəng çalındığında itin ağızının sununun axdığı görülər. Şərtli ya da şərtləndirilmiş refleks deyilən hadisə də budur. Pavlov, bu davranışın, psixoloji fəaliyyətlə eyni olan yüksək səviyyədə sinir fəaliyyətinin əlamətlərindən biri olduğunu qarşıya qoyar və psixologiya sahəsində etibarlı tək yanaşmanın təcrübi üsul olduğunu vurğular. Pavlov, bu sahədəki işlərinə görə 1904-cü ildə Fiziologiya və tibb üzrə Nobel mükafatını qazandı
