Bu tür öğrenmede yapay uyarıcıların doğal uyarıcıların yerine geçip organizmada tepkisel davranışı oluşturması anlaşılır. Rus Fizyologu İvan P. Pavlov (1849-1936) köpekler üzerinde yaptığı deneylerde doğal uyarıcı yerine geçen yapay uyarıcılara karşı da köpeklerin tepki verdiğini fark etmiştir. Pavlov birincil doğal uyarıcı olmadığı hâlde köpek bakıcısının ikincil yapay uyarıcı olan ayak seslerine de salya salgıladığını görmüştür. Pavlov’un deneyi şöyledir: Pavlov, köpeği hareket edemeyecek şekilde bağlar ve köpeğin yanağını delerek buraya hortum yerleştirir. Amacı doğal ve yapay uyarıcılara karşı salya salgılama tepkisini ölçmektir. Deney başlatılır; önce köpeğe nötr uyarıcı olan zil sesi verilir. Gözlem sonucu köpeğin hiç salya salgılamadığı görülür. Daha sonra köpeğe doğal (koşulsuz) uyarıcı olan et verilir ve köpek doğal (koşulsuz) tepki olan salya salgılama davranışı gösterir. Sonra zil çalar ve beraberinde köpeğe et verilir. Birkaç kez tekrarlanan bu davranışlar sonucu köpek yapay uyarıcı ile doğal uyarıcı arasında bağ kurar. Doğal uyarıcı olan ete karşı gösterdiği doğal-koşulsuz tepkiyi nötr uyarıcı olan zil sesine de gösterir. Bu deneyde köpek için zil sesi artık koşullu uyarıcı; buna karşı gösterdiği salya salgılama da koşullu tepkidir. Klasik koşullanma öğrencilerin hayatında da gerçekleşir. Örneğin insan için anlamı olmayan zil sesine okulda koşullanan öğrenci için zil sesi, ders ve tenefüsün başlangıç ya da bitimini bildirir.
