为了获得医学教育，巴甫洛夫进入了医学院的第三年。在学习过程中，他协助生理学系主任 I.F. Tsion。他已经习惯了与教授一起工作，以至于当他离开大学时，他陷入了困惑。主要是出于这个原因，巴甫洛夫拒绝了 I.R. Tarkhanov 教授，后者为他提供了助理职位，结果，他没有资金，也没有可以继续研究的工作室。

一段时间后，他开始与生理学家 KN Ustimovich 合作，后者拥有一个设备齐全的实验室。在那里，他们对狗进行了实验，研究循环生理学和肾功能。巴甫洛夫实验的特点是，在操纵狗时，他没有固定，也没有让动物睡觉。

1877 年，伊万·彼得罗维奇 （Ivan Petrovich） 前往布雷斯劳（现在的弗罗茨瓦夫）进行了一次科学旅行，在那里，他还与当地科学家一起研究了血液循环的生理学。巴甫洛夫的研究吸引了越来越多的科学家，他的名字开始在科学界更频繁地听到。谢尔盖·彼得罗维奇·博特金 （Sergei Petrovich Botkin） 教授以其进步的科学观点而著称，他向这位年轻的科学家提供了临床实验室主任的职位。在与博特金的联合工作过程中，巴甫洛夫得出结论，生病的有机体和健康的有机体的功能调节都是在神经系统的直接参与下进行的。通过进行科学研究，巴甫洛夫同时完成了医学院的学业，并于 1879 年成为一名认证医生。在此期间，Ivan Petrovich 继续与 Botkin 合作，在生理学实验室进行研究。

1883 年，巴甫洛夫在他的博士论文经过精彩的答辩后，获得了军事医学院的私人讲解员（高等教育机构的自由教师）的称号。很快，他被授予博士学位。该学院的工作持续了 45 年，以消化生理学领域最重要的发现和条件反射理论的发展为标志。

七十年代，伊万·巴甫洛夫遇到了师范课程的学生谢拉菲玛·卡尔切夫斯卡娅。除了相互的同情并逐渐发展成爱情之外，年轻人还因共同的观点和兴趣而团结在一起。这种感觉如此强烈地吸收了巴甫洛夫，以至于他暂时放弃了他的实验。伊万·彼得罗维奇的父母不赞成这种关系。他们希望他们的长子选择一个更富有的新娘。尽管他们抗议，这对年轻夫妇还是在 1881 年成为了夫妻。

塞拉菲玛·瓦西里耶夫娜 （Serafima Vasilievna） 承担了家里和她丈夫的所有照顾工作。起初，这对新婚夫妇遇到了经济困难，这迫使他们在哥哥德米特里的房子里住了一段时间。随着时间的推移，夫妻俩的生活得到了改善，但死亡首先夺走了弗拉基米尔的长子，然后是巴甫洛夫夫妇的另一个年幼的孩子。这对夫妇养育了四个孩子：儿子弗拉基米尔 （Vladimir） 出生于 1884 年，后来成为一名物理学家，女儿维拉 （Vera） 追随父亲的脚步，将一生献给了生理学和生物学。另一个儿子 Victor 是一名组织学家，但在年轻时死于斑疹伤寒。巴甫洛夫家族最小的儿子弗谢沃洛德成为了一名军人。他证明了自己是一位才华横溢的语言学家、莱蒙托夫学者，是他父亲的私人秘书和翻译。他去世时享年 42 岁。

伊万·巴甫洛夫 （Ivan Pavlov） 于 1878 年或 1879 年遇到了塞拉菲玛·瓦西里耶夫娜·卡尔切夫斯卡娅（Seraphima Vasilievna Karchevskaya，又名萨拉）。当时，萨拉是师范学院的学生。没过多久，这对年轻夫妇就坠入爱河。他们于 1881 年 5 月 1 日结婚。

当 Sara 第一次怀孕时，她流产了。这对夫妇在 Sara 第二次怀孕时非常小心，她生下了一个健康的男婴，名叫 Mirchik。然而，Mirchik 在童年时突然去世，这让 Sara 非常沮丧。最终，这对夫妇又生了四个孩子。他们的名字是 Vladimir、Victor、Vsevolod 和 Vera。

Ivan 和 Sara Pavlov 在贫困中度过了他们夫妻的头九年。由于经济困难，他们经常被迫住在不同的家中，以便从其他人的热情好客中受益。巴甫洛夫甚至在他的实验室外种植马铃薯和其他作物来帮助维持生计。一旦他们的经济稳定下来，Ivan 和 Sara 就可以住在同一所房子里。

巴甫洛夫最终能够从他在实验室制作的保健品中赚钱。他出售从狗身上收集的胃液，作为治疗消化不良的有效方法。当然，获得 1904 年的诺贝尔奖带来了金钱回报。然而，俄罗斯不断变化的政治局势使他、他的家人和他的科学家同行的生活变得艰难。

1936 年 2 月 27 日，伊万·巴甫洛夫在俄罗斯列宁格勒去世。他享年 86 岁。他死于肺炎引起的肺部问题。作为研究人员，巴甫洛夫在他去世时让他的一位学生坐在他的床边，以便正确记录这段经历。

巴甫洛夫关于消化道的研究是首先把狗的食道经过手术切断，把切断的食道两端缝在狗脖子的皮肤上，然后让狗饿上一天以后，把这只饥饿的狗拉到了实验室，在狗的面前放一盘鲜肉，狗一见鲜肉，便贪馋地吞了起来，咀嚼了几下就咽下去了。可是不一会儿，咽下去的肉又掉到了食盘里，这是因为食道已被切断，肉根本进不了胃里，狗依然贪婪地吃着，盘子里的肉始终是那么多。

这只狗徒劳地吃了四五分钟后，奇怪的现象出现了，在通向狗胃的一根橡皮管里流出了大量的胃液。胃液不断分泌，是狗的第十对脑神经——迷走神经的冲动引起的。巴甫洛夫对这只狗的迷走神经也动过手术，已在上面引出一根丝线。现只要他稍微提动一下丝线，就切断了脑与胃之间的联系。结果狗尽管还是在不断地吞咽鲜肉，但胃液却停止分泌了。这就是著名的“假饲”实验，它可以使人们观察到狗的消化腺的分泌情况。

巴甫洛夫做了一个相当著名的实验，他利用狗看到食物或吃东西之前会流口水的现象，在每次喂食前都先发出一些信号（一开始是摇铃，后来还包括吹口哨、使用节拍器、敲击音叉、开灯……等等），连续了几次之后，他试了一次摇铃但不喂食，发现狗虽然没有东西可以吃，却照样流口水，而在重复训练之前，狗对于“铃声响”是不会有反应的。他从这一点推知，狗经过了连续几次的经验后，将“铃声响”视作“进食”的信号，因此引发了“进食”会产生的流口水现象。这种现象称为条件反射，这证明动物的行为是因为受到环境的刺激，将刺激的讯号传到神经和大脑，神经和大脑作出反应而来的。

在研究动物的消化系统时，I.P. Pavlov 提请注意这样一个事实，即当一个穿着白大褂的人进入房间并定期给它们带来食物时，狗的流涎会增加。此外，这个过程甚至在狗开始吃东西之前就开始了。根据观察，科学家建议动物将穿白大褂的人的外表与即将到来的饭菜联系起来，这就是分泌唾液的原因。这种反应称为反射，反射本身分为无条件反射和条件反射。

科学家将流涎归因于直接进食时的无条件反射，而条件反射则是为了出现穿着白大褂的人而开发的，这对狗来说意味着即将到来的饭菜。为了巩固他的假设，巴甫洛夫还使用了其他类型的刺激——光和声音，以及电流的微弱效果。它们在喂养动物的过程之前被科学家使用，但即使食物被排除在这个链条之外，条件反射也只为刺激的一个动作保留。即使没有食物，狗的唾液也会分泌出来。这个被非正式地称为“巴甫洛夫的狗”的实验证明，在无条件反射和条件反射的情况下，这种联系都是在神经系统的参与下形成的。在高度组织化的动物中，大脑皮层参与条件反射的出现。

巴甫洛夫的第一项研究工作可以追溯到 1873 年。然后，在 F. V. Ovsyannikov 的指导下，Ivan 检查了一只青蛙肺部的神经。同年，他和一位同学一起写了他的第一本科学著作。当然，导师是 I. F. Zion。在这项工作中，学生们研究了喉神经对血液循环的影响。1874 年底，博物学家协会 （Society of Naturalists） 的一次会议上讨论了结果。巴甫洛夫定期参加这些会议，并与塔尔哈诺夫、奥夫夏尼科夫和谢东诺夫交流。 不久，学生 M. M. Afanasyev 和 I. P. Pavlov 开始研究胰腺的神经。大学理事会授予这项工作金奖。然而，Ivan 花了很多时间进行研究，没有通过期末考试，失去了奖学金。这迫使他在大学又呆了一年。1875 年，他以优异的成绩毕业。他只有 26 岁（不幸的是，伊万·彼得罗维奇·巴甫洛夫 （Ivan Petrovich Pavlov） 在这个年龄的照片没有流传下来），未来似乎非常有希望。

决不要陷于骄傲。因为一骄傲，你就会拒绝别人的忠告和友谊的帮助；因为一骄傲，你就会在应该同意的场合固执起来；因为一骄傲，你就会丧失客观方面的准绳。

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。

争论是思想的最好触媒。

无论什么时候也不要以为自己已经知道了一切，不管人家对你评价多么高，你总要有勇气地对自己说：“我是个毫无所知的人”。