巴甫洛夫的成功姗姗来迟。1891年，在巴甫洛夫42岁时，他终于被圣彼德堡军事科学院任命为教授，几年之后，又被圣彼德堡大学任为教授。有了这些扎实的基础，他开始组建实验医学研究所，并将人生的后40年花费在该所里。在19世纪90年代，他的主要工作是研究消化系统，通过外科手术切开实验狗的胃部，在里面植入一根带管的小囊。这使他得以观察胃的反射（狗开始吃食时胃液的分泌），而又不让食物污染胃液。他的发现使其获得1904年的诺贝尔医学奖。1907年，他成为俄国科学院院士，或全职研究员，从而到达俄国科学界的巅峰。
在1897至1900间，在对胃的反射研究中，巴甫洛夫注意到一种奇怪而又令人烦心的现象：狗在不喂食时，也会分泌出胃液和唾液。比如，快要到达正式的喂食时间，只要看见或听到喂养者，它就会分泌胃液与唾液。起初，巴甫洛夫认为它非常烦人，因其有可能影响到消化分泌物的数据。后来他想，一定有什么原因可以解释狗为何在没有食物时也在嘴里或胃里产生分泌液。显而易见的解释是，狗“意识”到进餐时间即将来到，于是自动产生分泌物。然而，一向反对心理学的巴甫洛夫对这些主观猜想根本不信。
尽管巴甫洛夫极不情愿对此事进行研究，但最后还是决定了解一下，因为在他来看，这完全是一种生理学现象——看见或听见喂食者的刺激在狗的大脑里产生一种反射，该反射引起了“精神性分泌”。1902年，他开始研究这种与腺体没有本质联系的刺激在什么时候以什么方式引起这种反应。终其一生，他一直在对此进行研究。
巴甫洛夫虽是外科专家，却并没有为这项研究创造过一只胃囊。由于狗一看到喂食者即产生胃液与唾液，他只需在唾液腺体上做一只简单的小囊，并将其挂在高处，导入一个收集和记录的装置就可以了。狗在接受培训后可以站在桌子上一动不动，因为这样可以得到奖赏、抚弄和喂食。为了逗人高兴，它往往不等人命令就自己跳到桌子上，极有耐心地站在上面，脖子上松松地挂着套圈，连接在一些检测装置上。套圈很有必要，因为它可用来防止检测装置、连接小囊与收容器和记录筒的橡皮管不受损坏。狗面对一扇带窗的墙，前面有一只喂食桶，食物可通过机械装置倒进该桶。
食物一到狗的口里，其唾液即自动溢出。由于这是一种不需要训练的反射，巴甫洛夫将食物叫做“非条件刺激”，将这种唾液反应叫做“非条件反射”。然而，他所要研究的是中性的刺激与同样的反射之间的联系。最典型的模式是，为了避免实验者对狗形成信号作用，实验者在不被狗看到的地方发出响声。响声可通过摇铃或按蜂鸣器产生，且能引起食物倒向喂食桶，响声与倾倒的时间差为5～30秒。起初，铃声或蜂鸣器声只会引起一般反射——狗竖起耳朵——但不出现唾液反射。但在几轮试验之后，仅这种声音就可使狗的唾液自动溢出。按巴甫洛夫的说法，声音已变成引起唾液反应的“条件刺激”，唾液反应则已成为声音的“条件反射”。
巴甫洛夫及其助手们变换出各种形式继续这个实验。比如可以不用声音，只使灯光闪动，或在窗外转动一个物体，或操纵某个可碰触到狗的仪器，或拉动狗圈的某个部位，或变换中性刺激与喂食之间的时间差等。在所有情况下，中性刺激都可变成条件刺激，只是其难易程度略有不同。中性气体（非食物气味）约需20多次才能成为条件刺激，在狗的视力所及之处转动物体仅需要5次，高声的蜂鸣器仅只一次就够了。
心理学家可能将这种条件作用过程称作联想学习，但巴甫洛夫却用生理学的术语对其进行了解释。他向导师塞基洛夫和第一个提出反射学说的笛卡儿表示谢意，并指出，非条件反射，比如将食物放进嘴里时出现的唾液反应，是大脑反应，是存在于脊柱或下脑中枢中的感觉和运动神经之间的直接连接。相比较而言，条件反射，比如听到铃声或其他中性刺激的声音时出现唾液现象，是条件过程在大脑皮层里建立新的反射通道的结果。
巴甫洛夫以详尽的细节阐述了他的大脑定位反射理论，以支持其就条件作用形成所获得的发现。但在除苏联之外的其他地方，这个学说大多遭到人们的忽视，在美国甚至遭到心理学家卡尔·拉什利（Karl Lashley）的全盘否定；拉什利切除了老鼠不同部位和不同量的大脑皮质，再让其学习迷宫走法，发现老鼠学习能力的缺失与任一具体的皮层区的损坏没有关系，只与切除掉的总量产生关系。
然而，巴甫洛夫的生理学理论丝毫没有影响人们对其实验数据和条件反射法则欢迎的热烈程度，大家都认为这是对心理学知识的极大贡献。除此之外，他还有其他一些值得一提的发现：
时序：刺激的顺序至关重要。只有在中性刺激先于非条件反射时，它才能成为条件反射，才能激发反射。在一次实验中，一位助手先喂食，隔5～10秒之后再按响高音蜂鸣器；试有374次，蜂鸣器仍不能单独引发唾液分泌。但当他在喂食前按响蜂鸣器时，只训练一次即可形成条件反射。
反射消失：与非条件反射对非条件刺激不一样，条件刺激与条件反射之间的联系不是永恒的。如果条件刺激重复出现而没有跟上强化手段（食物），则唾液分泌反应减弱，直至消失。
泛化：如果给一只狗发出跟条件刺激类似但多少有些不同的刺激——比如某种比条件刺激的音调稍高或稍低的音调——狗也会分泌唾液，但其分泌强度略差于条件刺激。音调间的差别，或任何条件刺激与相关刺激间的差别越大，反应的强度越小。因此，狗实际上是对其经验进行泛化，并期望类似的经验能得出类似的结果。
分化：狗在对某一单调形成条件反射后，听到另一个低几个音符的音调时，就会产生唾液。如果第一个音调总有食物跟上，而第二个音调总没有食物跟上，则狗慢慢会在听到第二种音调时停止分泌唾液。狗已学会在两种刺激间进行“分化（differentiate）”——英美心理学家则使用“discriminate”一词，两者意思相同。
实验型神经官能症：为确定狗的分化能力的极限，巴甫洛夫无意间促成了狗的某种类似精神病的现象。在一次具有历史意义的实验中，一条狗学会了区别屏幕上用灯光打出来的图形。如果是圆形，后面紧跟着食物，如果是细长的椭圆形，后面则没有食物。当狗看到圆时产生分泌，而在看到椭圆时不产生分泌的关系给确立下来之后，助手们开始改变椭圆的外形，使其越来越像圆形。狗不断地学习在圆和越来越圆的椭圆之间进行区别，直到椭圆的轴率为7：8。助手接着再试更圆的椭圆，使其轴率变成8：9。这时，巴甫洛夫后来写道：
此前一直非常安静的狗开始在其所站的位置上尖叫起来，四下扭动，用牙齿咬掉对皮肤进行机械刺激的仪器，甚至把连接动物室与观察室的管子也咬破了。这种行为是它以前从未有过的。（后来，）只要被牵到实验室里，这条狗就在吠不止，这与它平常的习惯正好相反。简单而言，它表现了急性神经官能症所有的症状。
在长时间休息和小心治疗之后，这条狗终于恢复到以前的状态，可以忍受一些比较容易分化的实验。
巴甫洛夫相信，他已经找到了动物和人类学习的基本单元。他说，所有学习得来的行为，不管是在学校里还是在外面获得的，“只不过是一长串的条件反射”，其获得、保持和消失均受到他和他的助手们所发现的一些定律的控制。他的思想深刻地影响了俄国20世纪初期至50年代的心理学，但在西方，许多年里它一直鲜为人知，尽管巴甫洛夫于1904年在诺贝尔获奖致词上已经提及条件反射。
1908年，罗伯特·耶基斯（后来主持陆军甲种与乙种方案的开发）及其同事从德国杂志得知了巴甫洛夫的工作，与他建立起通信联系，并在《心理学日报》上发表一篇简短描述其方法和主要发现的文章。他们强调了他的研究方法的有用之处，但未能预测条件反射概念对美国心理学可能造成的影响。
然而，到1916年时，约翰B·华生——我们稍后将要谈到他——开始详述巴甫洛夫的条件反射理论如何大大拓展了心理学中的行为主义理论。几年以后，他称条件反射为行为主义理论与方法论的“拱门的基石”。1927年，巴甫洛夫的著作《条件反射》以英文出版，自此之后，行为主义心理学家们很快汲取了他的思想，借用了他的研究方法。从20年代开始，就巴甫洛夫条件反射理论所发表的论文以几何级数的增长速度出现在心理学和医学杂志上。到1943年，总数已近千篇。1951年，哥伦比亚大学的亨利·加勒特（Henry Garrett）教授总结了巴甫洛夫思想对控制心理学领域长达30年之久的行为主义实验心理学所产生的影响：
在实验心理学中，也许没有哪一个课题在花费的时间和精力上能超过对条件反射的研究。动物、儿童和成人条件反射的获得；不同条件反射形成的相对难易程度；条件反射的稳定性及其消失和再形成；学校学习与条件反射形成的难易程度的关系……（已全部）置于实验的考验之下……许多心理学家希望——严格的客观主义者坚信——条件反射是所有习惯形成的单元或因素。
§§§第三节行为主义先生：约翰·华生
在向美国心理学家兜售行为主义的过程甲，约翰·霍普金斯大学的约翰·华生（John B．Watson）是最卖力的一个。他是位天才的叫卖者，在向同事们推销他自己及他的思想时，不仅热情洋溢，而且极有手腕，因而很快就发起了一场声势浩大的行为主义运动，自己也荣升至其事业的巅峰；之后，他因为桃色事件而被逐出学术圈，但很快就在一家大型广告公司谋到了心理学顾问的职位，收益颇丰。
像小说里所描写的旅行推销员一样，华生总是表现出极强的自信心，以富有煽动性和坚定不移的口吻传扬自己的观点，而且终生对女人情有独钟。但在背地里，他却是个没有安全感、害怕黑暗且情感冷漠的人。他在人堆里显得平易近人，善于社交，然而，只要论及深层感情，他就会离开房间，忙其他杂务。他对动物深有感情，对人却从未表达过爱心。他从未吻过或抱过自己的孩子，睡觉时只与孩子们握手再见。在其第二任妻子不幸早逝后，他从未在两个孩子面前提及这位他似乎非常在乎的女人，其中一个孩子后来痛苦地回忆：“好像她从未存在过。”我们由此不难看出他终生排斥内省和自我揭示的缘故。他总是倾向于只研究外部行动的心理学，在选择实验对象时，宁愿选择老鼠而不愿选择人。
华生的成功故事可与荷拉西奥·阿尔杰（Horatio Alger）的任何一部传奇相比美。他于1878年出生在南卡罗莱那州的格林维尔市附近，父亲是名声不佳、性情暴躁的小农场主，母亲则是虔诚的浸信会教友。华生在两种完全不同的成人模式中备受折磨，因而成为一个既无能，又懒散的乡村少年。在其13岁那年，父亲弃家出走，与另一个女人私奔他乡，母亲只好卖掉农场，携家搬到格林维尔市。在那里，华生的乡下生活习惯常受到同学的嘲弄，父亲的出走也使他情绪低落，因而成绩一路走低。“我既懒，”他后来回忆，“又不听话，而且，就我记忆所及，从未有哪一门课及格过。”跟离家出走的父亲一样，他有暴力倾向，经常与朋友打拳击，直打到有人倒在地上血流满面为止。他还特别喜欢玩“揍黑鬼”（打黑人）游戏，并为此被逮捕两次，一次是种族争斗，另一次是在城区鸣枪。
尽管举手投足都像一个农夫，但他还是下定决心，争取出人头地。他鼓起勇气，请求面见格林维尔市一家小规模的浸信会机构——费尔马学院——的院长。院长召见了他，对他的印象也不错，因而他得以入校学习。他打算修习浸信会牧师专业——这是他母亲的希望——但他一向具有反叛精神，因而不久即放弃了宗教。他与同学总是处不到一起，但随着年龄的增大，他出落成一个特别漂亮的小伙子，棱角分明，下巴坚挺，一头黑发波浪起伏，因而终其一生，总是情场得意。不过，他开始极其严肃地对待自己的抱负，学习认真，成绩也直线上升。他特别喜欢的是含有心理学内容的哲学课程。
毕业之后，华生在一所只有一个教室的学校里任教一年。接着，他最喜欢的哲学教授乔治·莫尔调至芝加哥大学任教，这促使他去那里读研究生。华生又一次冒昧地直奔上层。他先给这所大学的校长威廉·瑞恩尼·哈柏写了果敢的自荐信，告诉他自己虽然很穷，但学习态度认真，恳求他要么免除学费，要么等他以后还清。接着，他又劝说费尔马学院的院长写信对其特别举荐。哈柏校长将他录取——学费如何解决至今不详——华生于是兴冲冲地上路了。他带着自己挣来的50元只身来到芝加哥，从此后，他得自谋生路（母亲已去世，父亲影踪全无），但已成竹在胸。
开始时他选取哲学作为专业，但马上意识到自己真正关心的是心理学，于是转系。他学习非常刻苦，同时打几份零工以养活自己：在寄宿区当侍应生，在心理学系当管楼人，在实验室里照管老鼠。他一度因焦虑和失眠而身心疲惫不堪，不得不花费一个月时间去乡下疗养。若是别人，经过这次经历，也许会开始寻找自我，并对内省心理学产生兴趣，但华生却在1901年与1902年间的冬季从事其博士论文的研究，方向是，幼鼠的大脑发展水平与迷宫学习和开门取食能力之间的关系。他这么做的部分原因是追时髦（作为当时的心理学潮流，桑代克已于4年前宣布其迷箱发现），部分原因是其与自己的志趣相投：
在芝加哥，我开始逐渐形成后来所提出的某些观点。我从未打算将人类当作研究对象。我不喜欢充当研究对象。我不喜欢给受试者下达那些乏味和虚假的指令。我总是感到不舒服，表现也不自然。可与动物相处则不然。我感到，在研究它们对，我是在脚踏实地地走近生物学。这个想法表现得越来越突出：其他学生利用观察发现的东西，我为何不能从观察动物的行为中找到呢？
华生在芝加哥的工作做得非常出色，因而在其毕业时，系里让他留校任实验心理学的助教，两年之后，即将其升为讲师，又两年，提拔为副教授，再一年，在其30岁时，他被授予约翰·霍普金斯大学心理学系主任，且得到一份在当时（1908年）非常可观的年薪：3500美元。