巴普洛夫在做条件反射实验时，用一副套具把狗固定于隔音室食物台前的位置上，用一导管从狗的唾液腺口收集唾液，并将该导管与记录唾液分泌总量和分泌滴数的装置相连。
实验开始时，先呈现铃声，狗并未分泌唾液，此时铃声仅是中性刺激。之后，让铃声先于食物数秒钟出现。这样将铃声与食物多次配对后，当只给铃声而无食物时，也引起狗分泌唾液。
中性刺激铃声因与食物的多次配对而成为食物的信号，即条件刺激，从而引起狗分泌唾液这一条件反应。
巴甫洛夫将铃声与唾液分泌之间联系的建立称为条件反射。在这类实验基础上，他提出条件反射学说，并以条件反射为指标。
