美丽的蝴蝶破蛹而出就会翩翩起舞，小鸭子出生没多久就会下水落戏，哺乳动物一出生就会找寻母亲温暖的怀抱，吮吸乳汁，蜘蛛从小会织网也是无师自通的。动物的这些行为都是与生俱来的，是一种天赋的遗传行为，称之为本能行为。而有些行为则与本能行为不同，是后天获得的经验性行为，称之为学习行为。
1.习惯化学习
当同一种刺激反复发生时，动物的反应就会逐渐减弱，最后可完全消失，除非再给予其他不同的刺激，行为反应才能再次发生。雏鸡、小火鸡和幼鸭初次看到头上有物体移动时，不管这个物体对自己有无害处，比如说掉下一片树叶，它们都会表现出惊恐反应，做出蹲伏或其他惊恐的举动。可是当它们经历过几次像掉落树叶的情况后，它们的蹲伏反应便会渐渐减弱。
2.模仿学习
动物在幼年时会模仿抚育者或其他成年动物的行为，来学习一些基本的技能。幼小的黑猩猩会学习年长者如何取食白蚁，一些鸣禽的学唱，都是模仿学习。其实很多鸟并不是生来就会唱歌，它们必须先听到其他鸟的鸣唱，才能自试啼声。正因为这样，如果一只普通的灰雀在金丝雀的环境中长大，那么它也能发出像金丝雀一样美妙的歌声。不仅年幼动物中存在着模仿行为，在成年动物中也有这种现象被发现。20世纪60年代，动物学家辛德在大不列颠岛研究山雀的学习行为时，发现一个有趣的现象：一只山雀偶然撕开放在订户门前的牛奶瓶盖，从中取食了牛奶。不久，这一行为传遍了生活在大不列颠岛的所有山雀，以致送奶工人不得不在每个奶瓶上扣一个杯子。
3.印痕学习
有人曾把灰鹅的蛋分为两组孵化，一组由母鹅孵化，一组由孵化箱孵化。结果由孵化箱孵化出来的小鹅把洛伦兹当成了妈妈，洛伦兹走到哪儿，小鹅也跟到哪儿。如果把两组小鹅扣在一只箱子下面，当提起箱子时，小鹅会有两个去向，一组向母鹅跑去，一组则跑向洛伦兹。这种学习后果是由直接印象造成的，所以称为“印痕”学习。据实验，很多一出生就能四处活动的动物都能够产生印痕行为。如大部分鸟类、豚鼠、绵羊、鹿、山羊和多种鱼类。印痕是新生动物学习的一种重要形式，它可以使那些没有自卫能力的小动物紧紧依附在它们的父母身边，从而使食物供应和庇护更有保障。
4.联想学习
联想学习就是一种称为条件反射的学习方式。19世纪末期，俄国生理学家巴甫洛夫进行了一系列条件反射的实验，他通过研究狗对铃声产生唾液的种种方式，揭示了一些学习行为的本质，受到全世界生物学家的注意。
条件反射又分为经典条件反射和操作条件反射。美国心理实验学家斯金纳做了一系列操作条件反射的实验，这是一种反复试验类型的学习，即动物开始时是自发的做出各种反应（先天具有的各种反应），后来，其中的一种反应被反应的结果所强化。由于这一反应一次次的成功而增加出现的频率，反应得到进一步的加强，其他反应则由于一次次的失败而被放弃，结果形成了这一特殊的条件反射。
著名的“斯金纳箱”实验，是把一只老鼠放在“斯金纳箱”里，箱中唯一可移动的物体是一个按钮，老鼠每按一次按钮，便会得到一粒食物。这样老鼠一旦学会按按钮，便会不断地去按，以得到更多的食物。斯金纳实验的动物能学会把一定的动作同食物联系起来，但只有当它们饥饿时，而且有食物犒赏时，它们才会做连续的动作。
操作条件反射之所以能够成功，还因为一个重要的条件，即动物具有探究行为。很多动物都有好奇心，喜欢四处走动，就像家养的小猫对家中新添置的物体总会表现出浓厚的兴趣，以至于会不小心打碎新买的花瓶。这种学习方式称为“潜在学习”。正是由于动物存在潜在学习行为，“斯金纳箱”中的老鼠才会去按按钮，实验才有可能成功。
大多数动物的觅食及躲避行为都是一种操作性的条件反射。
5.推理学习
推理学习是动物学习的最高级形式，又称悟性学习，即动物凭直觉对新生事物因果关系做出判断的过程。较高等的动物有一些推理行为，如绕道取食。把食物放在玻璃板后面，动物要拿到食物必须先绕过玻璃板，解决绕道问题是动物的顿悟，即一下子明白了阻隔的存在和解决的办法。较低等的动物对此只会兴奋地乱爬或是乱扑乱撞玻璃板。但是，较高级的哺乳动物，如狒狒、猕猴、猩猩等可以很快地解决这一问题。
德国科学家沃尔夫冈·科勒对黑猩猩的学习行为进行了一系列的实验，证明黑猩猩的确有推理的能力。他把香蕉挂在天花板上，屋内有三只木箱，黑猩猩只有把三只木箱擦在一起才能吃到香蕉。开始时黑猩猩到处乱跑，一会儿它安静下来了，仿佛在思考问题，最终把三个箱子像在一起拿到了食物。
在自然界中，高等动物也会使用工具。群殴中，山领会用坚硬的石块打击对手，黑猩猩也会用藤条来抽打其他的猩猩，还会用树枝伸到白蚁洞里掏白蚁吃。