条件反射是动物个体生活过程中适应环境的变化，在非条件反射基础上逐渐形成的。其神经联系是暂时的。

　　巴甫洛夫用狗做实验，当狗吃食物时会引起唾液分泌，这是非条件反射。如果给狗以铃声，则不会引起唾液分泌，但如果每次给狗吃食物以前就出现铃声，这样结合多次之后，铃声一响，狗就会出现唾液分泌。铃声本来与唾液分泌无关［称为无关刺激］，由于多次与食物结合，铃声已具有引起唾液分泌的作用，即铃声已成为进食的信号了。所以这时，铃声已转化成信号刺激［即条件刺激］，这种反射就是条件反射。
　　可见，形成条件反射的基本条件就是无关刺激与非条件刺激在时间上的结合，这个过程称为强化。要形成条件反射除需要多次强化外，还需要神经系统的正常活动。
　　在巩固的条件反射基础上能形成新的条件反射。在巩固的条件反射基础上建立的条件反射称为二级条件反射，动物愈高级，建立的条件反射级愈多。人类由于掌握了语言，能形成无数级的条件反射。
　　巴甫洛夫根据神经系统的实验研究，指出了关于条件反射脑机制的假设，他最后认为暂时神经联系很可能是在皮层内接通的。当动物进食时，味感受器的冲动沿着传入神经输入延肋的唾液中枢，由此产生神经发放，传至唾液腺，引起唾液分泌，这是非条件反射的途经。同时在反射弧的传入选径上有侧支向上，经丘脑到大脑皮层；巴甫洛夫称之为非条件刺激的皮层代表点或兴奋灶。