巴甫洛夫的主要工作是關(guān)于高級(jí)神經(jīng)活動(dòng)的研究。他是用條件反射方法對(duì)動(dòng)物和人的高級(jí)神經(jīng)活動(dòng)進(jìn)行客觀實(shí)驗(yàn)研究的創(chuàng)始人，也是現(xiàn)代唯物主義高級(jí)神經(jīng)活動(dòng)學(xué)說(shuō)的創(chuàng)立者。他詳細(xì)地研究了暫時(shí)神經(jīng)聯(lián)系形成的神經(jīng)機(jī)制和條件反射活動(dòng)發(fā)展與消退的規(guī)律性，論述了基本的神經(jīng)過(guò)程一興奮和抑制現(xiàn)象的擴(kuò)散和集中及其相互誘導(dǎo)的規(guī)律，提出了神經(jīng)系統(tǒng)類型的學(xué)說(shuō)和兩種信號(hào)系統(tǒng)的概念。在蘇聯(lián)，它們被認(rèn)為是對(duì)心理學(xué)問(wèn)題進(jìn)行辯證唯物主義深入研究的自然科學(xué)基礎(chǔ)。他強(qiáng)調(diào)了心理與生理的統(tǒng)一，反對(duì)把二者割裂開(kāi)來(lái)。他的研究有助于心理學(xué)擺脫唯心主義和內(nèi)省主義的束縛。
作為一名嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖匀豢茖W(xué)家。巴甫洛夫十分反對(duì)當(dāng)時(shí)的心理學(xué)，反對(duì)過(guò)分強(qiáng)調(diào)“心靈”、“意識(shí)”等看不見(jiàn)、摸不著的僅憑主觀臆斷推測(cè)而得的東西。巴甫洛夫在心理學(xué)界的盛名首先是由于他關(guān)于條件反射的研究，正是狗的消化研究實(shí)驗(yàn)將他推向了心理學(xué)研究領(lǐng)域，而后來(lái)，該項(xiàng)研究的成果――條件反射理論又被行為主義學(xué)派所吸收，并成為制約行為主義的最根本原則之一。巴甫洛夫?qū)π睦韺W(xué)界的第二大貢獻(xiàn)在于他對(duì)高級(jí)神經(jīng)活動(dòng)類型的劃分，而這同樣始于他對(duì)狗的研究。他發(fā)現(xiàn)，有些狗對(duì)條件反射任務(wù)的反應(yīng)方式和其他狗不一樣，因而他開(kāi)始對(duì)狗進(jìn)行分類，后來(lái)又按同樣的規(guī)律將人劃分為4種類型，并和古希臘人提出的人的4種氣質(zhì)類型對(duì)應(yīng)起來(lái)，由此，他又向心理學(xué)領(lǐng)域邁進(jìn)了一步。巴甫洛夫直到彌留之際他都不愿意把自己當(dāng)作一位心理學(xué)家，但盡管如此，鑒于他對(duì)心理學(xué)領(lǐng)域的重大貢獻(xiàn)，人們還是違背了他的“遺愿”，將他歸入了心理學(xué)家的行列，并由于他對(duì)行為主義學(xué)派的重大影響而視其為行為主義學(xué)派的先驅(qū)。
巴甫洛夫的主要著作：《心臟的傳出神經(jīng)》（1883）、《主要消化腺機(jī)能講義》（1897）、《消化腺作用》（1902）、《動(dòng)物高級(jí)神經(jīng)活動(dòng)（行為）客觀研究20年經(jīng)驗(yàn)：條件反射》、（1923）《大腦兩半球機(jī)能講義》（1927）。