1849年9月26日，巴甫洛夫出生在俄国中部的一个小城里。他的父亲是一位牧师，受到家庭的影响，巴甫洛夫本打算将来做一名传教士。到19世纪60年代，巴甫洛夫接触到了达尔文的进化论和苏俄著名生理学家谢切诺夫，随后便对自然科学发生兴趣，逐渐放弃神学，从那以后他不再相信上帝的存在。

1879年31岁的巴甫洛夫和同校的女学生谢拉菲玛结婚，由于他所有的精力都放在了研究上，结婚时即同妻子约定，妻子不能干涉他的研究，他不负责家庭事务，并向妻子承诺，不饮酒、不打牌、不应酬，他整日工作，只有暑假陪妻子到乡下度假。

巴甫洛夫最著名的实验发现了条件反射。他发现狗在看到食物或者吃东西之前会流口水，随后在每次给狗喂食之前，都会给出摇铃、亮红灯等信号。在这些信号与食物接连出现几次之后，他尝试只给出信号而不喂食，结果发现狗虽然没有看到食物却依然会流口水。这种现象就叫做条件反射。这证明动物的行为是由于受到外界环境的刺激，将刺激的讯号传到神经和大脑，然后由神经和大脑作出反应而来的。这项研究自1901 年起，直到 1936 年巴甫洛夫逝世为止。35 年来巴甫洛夫一直专心从事条件反射实验研究。

巴甫洛夫并不愿意做一名心理学家。他以自然科学家自居，并且十分反对当时的心理学，反对那些仅凭主观臆断推测而得的东西。然而，如此鄙视心理学的人却在心理学研究领域作出了重大贡献，尽管这并非他的本意。到老年的时候，巴甫洛夫对心理学的态度有了些许转变，他认为：“只要心理学是为了探讨人的主观世界，自然就有理由存在下去”，但他仍然念念不忘声称自己不是心理学家。

“巴甫洛夫很忙，巴甫洛夫正在死亡”。在生命的弥留之际，他仍然为自己的研究而忙碌着，他密切地关注着越来越糟的身体变化，感受着生命的倒计时，并不断地向身边的助手口授生命衰变的感觉，他在为自己的科学研究留下最后的资料。面对朋友亲人的关怀，他只能不近人情地拒绝，“巴甫洛夫很忙，巴甫洛夫正在死亡”，被拒之门外的人，不知当时有何种感想。

初次看到这句话时，心中无限震撼，一个人竟能为所热爱的事业做到如此地步。巴甫洛夫的一生几乎都放在了科学研究上面，或许他根本没有时间去思考自己该给后人留下怎么的形象，他就是个简单纯粹的人。就像他自己说的那样“要学会做科学的苦工。其次，要谦虚。第三要有热情。记住，科学需要人的全部生命。”