Nadat hij de honden een signaal gaf, voerde hij ze. Dit signaal was geen bel, zoals vaak wordt gedacht, maar het tikkende geluid van een metronoom. Later experimenteerde hij met andere signalen (het geluid van een harmonium, het trillen van een buzzer, elektrische schokken). Eerst kwijlden de honden alleen bij het voeren en niet bij het signaal. Nadat het signaal meerdere keren werd opgevolgd door het voeren, begonnen de honden al te kwijlen bij het gegeven signaal. Dit heet nu de voorwaardelijke reflex, en het door Pavlov ontdekte verschijnsel heet klassieke conditionering: als prikkel A (geluid) herhaaldelijk voorafgaat aan prikkel B (het voeren) dat bepaald gedrag (speekselproductie) oplevert, dan zal op den duur prikkel A reeds dat gedrag opleveren, ook zonder prikkel B. In 1904 ontving Pavlov de Nobelprijs voor de Fysiologie of Geneeskunde, overigens niet voor zijn beroemde studies naar conditionering (de bekende pavlovreactie), maar voor onderzoek naar de spijsvertering.
