巴甫洛夫在科学上取得卓越成就，这不只是因为他有辉煌的天才和不屈不挠的意志，也由于他有一个科学家的罕有的特性和在科学研究中的高度完整性，让他在科学研究中成为一个卓越的组织者与领导者，突破前人已有的成就。他的多方面的创造天才包括了生理学中许多最重要的部门，并留下了不可磨灭的功绩。
巴甫洛夫对于科学无限热爱。科学是他的本质，科学上的创造是他最大愉快的渊源。他在《自传》里写道：“我已经得到可以向生命要求的一切，我所研究的那些原理，完全得到了实现。我曾梦想过要在运用智力的工作中，在科学中，找到生活的幸福，而我已经真正找到了这种幸福，而且现在还不断地在这里面找到它。”在《给青年们的信》里，他表达了他对科学的态度：“科学需要一个人贡献出毕生的精力。假使你们每个人有两次生命，这对你们说来还是不够的。科学需要每个人有极紧张的工作和伟大的热情。希望你们热情地工作，热情地探讨。” 巴甫洛夫献身科学事业，忘我工作，不怕艰苦、不计较个人利益。波特金实验室的条件相当艰苦，他却长期在这里不懈地紧张工作。在经济生活非常紧张的情况下，他依然没有放弃自己的研究工作、并多方筹集资金建造用于研究犬类条件反射时的专用实验室——有名的“无声塔”。这个著名的建筑直到十月革命以后才得以完成。前苏联国内战争时期，国家经济十分困难，列宁派高尔基登门拜访巴甫洛夫，问他需要什么帮助？他回答：“需要狗，狗！”高尔基又问他还需要什么？巴甫洛夫说：“给三匹马吧，即使是瘸的、伤的也无关紧要，只要有马就行，我们要用马来制造血清。”他要狗和马是为了科学实验用，他只字不提家中生活的困难。前苏联政府曾专门派人送一些口粮、火腿、黄油给他，他不接受说：“我的同事没有这些东西，我就无权享受。”
为了克服食物供应不足的困难，他亲自带头在实验室旁边的空地上种植蔬菜。用自己的面包喂做实验用的狗。有时，夜里要做实验，但没有电灯。
他们就秉松枝火照明进行手术，助手们常常关照他：请别烧着了他的大胡子。
由于电车中断，他还坚持步行到学校给大学生们讲课和做实验示范。巴甫洛夫的研究一直未停止，他在1922 年发表过这样的声明：“我们的研究工作一直没有停顿，并且正在不断继续。虽然在1919 年到1920 年间，工作遭遇外来的困难，像断电、寒冷、缺乏动物的饲料等，研究工作不免迟缓，可是从1927 年起，情形逐渐改善，除仪器和图书方面稍感不足外，都逐渐恢复正常了。”
巴甫洛夫一生从事科学研究事业是按照循序渐进、虚心和热情努力去做的。1877 年，巴甫洛夫还在谈大学的时候就已注意到，刺激与唾液“毫不相关”的坐骨神经，会增加或抑制唾液的分泌。但是，直到25 年后，他才正式开始把神经和唾液腺的关联作用，作为关于条件反射学说的课题来研究。这说明了巴甫洛夫对科学研究的态度是认真谨慎、循序渐进的。
巴甫洛夫是世界上第一个在生理实验室内设立外科手术室的人。他给动物进行手术时，好像躺在手术台上的是个人，要求助手们按照无菌外科的一切规则严格地消毒，并有次序有节奏地把所有器械、敷料和用具递给手术者。
巴甫洛夫本人做起手术来，极其敏捷灵巧，而且十分准确。他能够在3 至5秒内把狗的颈皮切开，分出迷走神经并把它剪断。这种手术由他最好的助手来做也需要90 秒钟，而这已经是非常迅速的了。巴敷洛夫施行狗的脊髓切断手术，只要30 秒钟左右。他的闪电式的功夫，使一般人望尘莫及，以致他做完了某项手术，旁观者往往以为他还没开始呢！ 与巴甫洛夫手术功夫相当的，是他的讲课。他具有一种难得的天才，即使对于最困难的题目，他也能以简括、生动和明白的方式来表达他的意见。
据他早年的学生说，他在军医学院里对学生的讲课，始终是非常成功的。奥尔培里院士回忆说：“当我们开始系统地听伊凡·彼得洛维奇讲课时，从他最初的话里就已明白，他的演讲是非常生动和吸引人的，谁也不会错过他的课。他演讲的特色就是非常简明，解释得非常清楚、扼要，而同时内容又非常丰富，此外还伴随着很有趣味的实验。”巴甫洛夫喜欢用实例，不用叙述来教人。他讲起课来不是枯燥无味地照本宣科和简单地灌输学说。他要求学生每个人都要学会用脑子思考，从事实和科学出发，而不要去相信那些不可靠的印象和臆测。巴甫洛夫认为：“要学习做科学上的艰苦工作。要研究事实，对比事实，积累事实。鸟的翅膀无论怎样完善，如果没有空气的支持，它就永远飞不上去。事实就是科学家的空气。没有事实，你就永远无法飞动。没有它，你的‘理论’就只不过是徒然的空想。”巴甫洛夫还要求学生开展不同意见的争论，他常说：“真理是从争论中诞生出来的。” 巴甫洛夫研究生理学，主要是应用实验的方法。他说：“观察仅仅是收集自然所给予的东西，而实验却是从自然取得所需要的东西。”经他的要求，科尔吐什科学城实验室的入口处清晰地刻着这样几个大字：“观察，观察，再观察！”每天早晨，巴甫洛夫一踏进实验室，实验室里立即就出现了一片紧张而和谐的气氛；傍晚，他离开实验室的时候，还要站在门口向他的助手们明确指示，今天还有什么没做好的，明天开始做什么。
巴甫洛夫深爱自己的祖国。在他前半生未被聘为教授时，国外一些大学先后聘请他去当教授，他却不去，宁愿继续在艰苦条件下为祖国科学事业贡献力量。以后，仍有国外的研究机构以高薪聘请他离开祖国，也遭到他的坚决拒绝。他时常说：“我做任何一件事情，总是力尽所能，首先为我的祖国服务。这是一种最强有力的鼓舞和最大的满足。”他多次对他的学生们说：
“我愿意用我的全部生命，从事科学研究，来贡献给生育我、栽培我的祖国和人民！” 1927 年春天，巴甫洛夫78 岁时，患了严重的胆结石病。他甚至以为自己是得了癌。病情已经严重到非动手术不可的地步，医生们顾虑到他这么大年纪是不是受得了。有人提议：“正好有一个德国最有名望的医师这几天在列宁格勒开会，请他动手术，可以安全些。”巴甫洛夫知道后非常生气，他郑重地反对说：“我一点也看不出，德国医师的手木会比俄国医师高明！现在我国的外科已很发达，所以在任何情况下，我决不允许一个德国人来为我施行手术。”于是，由马尔契诺夫教授给他顺利地施行了手术，他很快就复元了。
在国外的时候，巴甫洛夫由于怀念祖国，总感到非常孤独，而想急于回国。回国的旅行，对于他来说永远是一件快乐的事情。赛拉菲玛·华西里叶芙娜回忆道：当伊凡·彼得洛维奇有一次从国外回来的时候，在边境的车站上竟脱下帽子。向祖国的土地深深地鞠了一个躬。
巴甫洛夫一生热爱真理，坚持真理。据他夫人和他早年的学生的回忆，在他担任教授职位时起，他非常同情和支持大学生的革命运动；对军医学院院长的专制和沙皇官吏的暴虐，曾多年一贯地进行过斗争。日俄战争失败以后，沙皇的反动统治更加猖獗，巴甫洛夫认为：“只有革命才能挽救俄国。
使国家遭受这样耻辱的政府，必须推翻。”1913 年，他的一位助手发表了一篇题为《条件反射生理学资料》的博士学位论文。沙皇的一些御用医学家企图否定它，准备在论文上加盖“所考学业，业已落第”的黑色印记，然后印刷500 份，分送世界各地科学机构，以此打击巴甫洛夫及其学说。这位助手的论文答辩是相当成功的，但表决时却被否定了。巴甫洛夫愤怒地走到讲台上，他指出：“在这里进行着一件最不公平的勾当。”并宣布退出军医学院。然后，他愤然离开了会场。几个月以后，由于他的巨大威望和军医学院许多师生的支持，巴甫洛夫得以重返学院。
当然，他所提出的条件，包括重新印刷论文批准学位的要求，都被接受了。
巴甫洛夫不仅坚持真理，而且也勇于作自我批评。有一次，巴甫洛夫做了一个手术，由于他的助手的疏忽，使这次准备了几个月的实验失败了。巴甫洛夫心里很是生气，他严厉地训斥了他的这位助手，并告诉他，“没有留在这里的必要了。”助手也觉得是自己的失职造成了实验的不成功，准备辞职。不料，当晚他就接到巴甫洛夫写来的短笺：“偶然的争吵不应妨碍正事。
明天请你来帮我做实验。”还有一次，巴甫洛夫在课堂上做演示实验，由于他弄错了应当刺激的神经，因而没有收到预期的效果。巴甫洛夫没有文过饰非，也不敷衍了事，立刻同全体学生和旁听者讲明情况，向大家道歉，并请求大家允许他在下次讲课时补做这个演习实验。
巴甫洛夫的虚心表现在他乐于充分肯定别人的成绩和功劳。在《大脑两半球机能讲义》的序言中，巴甫洛夫衷心地感谢他的同事们的勤劳诚恳的合作，他写道：“我虽然鼓励、指导并集中了我们的共同工作，可是我本身却经常在他们的观察和思想的影响之下。我们不断地互相交流，几乎分不出界限，分不出哪一部分是属于谁的。”巴甫洛夫十分崇拜他心目中的导师谢切诺夫，在第十五届国际生理学会议开幕式上，尊称谢切诺夫为“俄国生理学之父”，是他“创立了我国第一个生理学派”。巴甫洛夫在用实验解决任何科学问题以前，总要和同事们做彻底的讨论，他非常注意别人的意见、劝告和批评，而且相当虚心。
巴甫洛夫为人谦逊、质朴。生活勤俭，不抽烟、不喝酒。他非常遵守时间，从前甚至可以按照他到实验室工作的时间核对钟表。他对自己非常严格，也不容许别人松懈。他善于把在一起工作的人团结成一个统一、友爱的科研集体，但绝不是靠行政管理方法而是靠他那高贵品质。巴甫洛夫喜欢体力劳动和各种运动，他在写给顿巴斯的矿工的信中写道：“我一生中不论过去和现在都喜爱智力劳动和体力劳动，甚至还可以说更爱后者，而当我在体力劳动中找出什么窍门的时候，也就是说将头脑与双手结合起来的时候，我更特别感到满意。” 巴甫洛夫是一个“彻头彻尾”的科学工作者，并也热心地参与各种社会生活。他曾非常活跃地做过多年俄罗斯医师分会副主席，后来又担任主席；他是医师体育会的组织者，并担任过多年的会长；他是彼得堡医师互助会名誉审查委员，后来担任了主席；在晚年，在他的领导下，组成了生理学会，创立了《生理学杂志》，组织了许多次大会。当第十四届国际生理学会议在罗马（1932 年）举行的时候，他以前苏联政府的名义，建议下次会议在前苏联国内举行，这个建议被代表们一致接受了。1935 年，第十五届国际生理学会议在列宁格勒和莫斯科举行，85 岁高龄的巴甫洛夫亲自领导筹备并主持了这次国际盛会。在会议上，这位受到全世界生理学家崇敬的老人，作了最后一次生动而精彩的报告，他热情歌颂了自己伟大的社会主义祖国，强烈地谴责了法西斯与战争，引起了与会代表的热烈反响。
第二年，这位老人不幸患了流感性肺炎。在病中，他还不忘观察和记录自己的病象。他觉得，日益临近的、不可避免的死亡，是值得研究的现象；就是死，也要死得像一位真正的自然科学家。 2 月27 日，在巴甫洛夫最后失去知觉前的两小时，他喃喃地说道：“发生什么事情了？我这里出现了一些执拗的思想和不由自主的运动。显然是神经系统开始混乱了，赶快去请神经病理学家。”
巴甫洛夫离开人世前的1936 年2 月写了给前苏联青年的信。这是他最后的出版物。他在这封信中号召前苏联青年掌握科学并利用科学为人民和苏维埃政权的利益服务。
巴甫洛夫离开了我们，他在科学上的成就开创了生理学和医学的新纪元。荷兰生理学家乔登说：“由于巴甫洛夫的工作，列宁格勒已变成了一座特殊的麦加城，成为全世界生理学家拜访的圣地。”
高尔基曾高度评价巴甫洛夫是“一位经过坚强锻炼的和精雕细琢的极其稀有的人物。这种人物的经常功用就在于探究有机生命的秘密。他好像是自然为了认识自己本身而特意创造出来的一个极其完善的生物”。 英国科学家柏格在第十五届国际生理学会议上代表外国代表团向巴甫洛夫致辞说：“在自然科学的任何一个部门中，我想没有一个人像您在生理学方面这样突出的。”就是在这次会议上，巴甫洛夫被宣布为：“世界生理学家的领袖”。
前苏联政府在巴甫洛夫的故乡梁赞城建造了陈列馆，并立了巴甫洛夫纪念碑，以纪念他对科学和人类作出的伟大贡献。