russisk fysiolog. Dr.med. 1883; 1890 professor i farmakologi i St. Petersburg, 1897 i fysiologi samme sted. Utnevnt til æresdoktor ved Universitetet i Oslo 1911. Utviklet en ny operasjonsteknikk til å studere fordøyelsesprosessen hos dyr, studerte først særlig bukspyttkjertelens nerver og funksjon, senere magesaftsekresjonen, og fikk i 1904 Nobelprisen i fysiologi/medisin for disse arbeider.
Med utgangspunktet i sine banebrytende studier av fordøyelsen kom Pavlov til å granske spyttsekresjonen og vilkårene for denne. Ved systematiske eksperimenter på hunder fant han at spytt ikke bare ble utskilt ved direkte stimulering, som f.eks. synet og lukten av mat. Andre stimuli, f.eks. lyden av en klokke, som var til stede samtidig som eller umiddelbart før hunden fikk mat, ble etter hvert i stand til å fremkalle spyttsekresjon. Dette kalte han «psykisk sekresjon», senere betinget refleks. I dag kalles læringsformen klassisk betinging. (Se tekst og figur, betinging og læring.)
Gjennom eksperimenter med innlærte reflekser utviklet Pavlov teorier om sentralnervesystemets funksjoner. Klassisk betinging ansees i dag som et grunnprinsipp i dyrs og menneskers læring. Hans metoder, resultater og teorier ble av avgjørende betydning for den såkalte objektive psykologi, slik den ble utformet gjennom refleksologien i SSSR og behaviorismen i USA. Av Pavlovs bøker kan nevnes Lectures on Conditioned Reflexes (1928).