Urodzony 14 września 1849 roku. Zmarł 27 lutego 1936 roku. Rosyjski laureat nagrody Nobla w 1904 w zakresie medycyny i biologii. W wieku 21 lat wstąpił na uniwersytet w Petersburgu, gdzie studiował chemię i fizjologię. Po pięciu latach uzyskał dyplom uniwersytecki. Rozpoczął dalsze studia na Akademii Medyczno-Chirurgicznej, które zakończył w 1879 roku. Tytuł doktora nauk medycznych uzyskał w 1883 roku. Kolejne etapy jego edukacji trwały aż do 1890 roku kiedy to został profesorem uczelni zwanej w późniejszym okresie Wojskową Akademię Medyczną w Petersburgu. W 1891 roku objął kierownictwo nad katedrą Fizjologii w Instytucie Medycyny Doświadczalnej. Był również członkiem Petersburskiej Akademii Nauk, Akademii Nauk ZSRR i Towarzystwa Królewskiego w Londynie. Jego znane prace to "Dwadzieścia lat badań wyższej czynności nerwowej". (1923, wyd. pol. 1952); Wykłady o czynności mózgu (1927, wyd. pol. 1938).
Początkowym tematem jego badań była fizjologia serca, rola układu nerwowego, a od 1903 roku fizjologia wyższych czynności nerwowych. Odkrył on role włókienek nerwowych w procesie regulacji skurczów serca. Przyczyniając się do stworzenia tak zwanej teorii unerwienia troficznego. W latach 1888-1903 badał role fizjologii trawienia, a następnie rolę wyższych czynności nerwowych. Podczas badań nad fizjologią trawienia stosował wiele zabiegów operacyjnych, które pozwalały na precyzyjną obserwacje czynności trawiennych, nie ingerując w znacznym stopniu w ich przebieg. Zmienił ujścia ślinianek w taki sposób, aby umożliwić jej pomiar. Skonstruował przetokę przełykową, która miała na celu stworzyć tzw. karmienie rzekome (pokarm nie trafiał do żołądka lecz wydostał na zewnątrz), potwierdziło to przepuszczenia Pawłowa, dotyczące wydzielania soku żołądkowego pod wpływem bodźców smakowych ( na drodze odruchowej i nerwowej). Za badania dotyczące procesu trawienia dostał nagrodę Nobla w 1904 roku.
Do najbardziej znanych należą jego eksperymenty z udziałem psów. Badał on ich reakcje wydzielania śliny na widok i zapach pokarmu, któremu towarzyszyły jakieś dźwięki. Pawłow zaobserwował, że po kilku powtarzających się tym samych schematach psy zaczęły wydzielać ślinę na sam dźwięk dzwonka. Nazwał to odruchem bezwarunkowym i na tej podstawie zbudował swoją teorie na temat odruchów bezwarunkowych i warunkowych. Według Pawłowa odruchem warunkowym nazywamy reakcje na bodziec zewnętrzny która nastąpiła tylko dzięki poznaniu i zakodowaniu bodźca wcześniej. Badania dotyczące tego zjawiska Pawłow wykonywał do końca swojego życia, zarażając pasją i tematem innych studentów, a tym samym tworząc liczne grono zaufanych sobie pracowników i następców. Podczas swoich badań nad odruchami warunkowymi zastosował ciąg skomplikowanych eksperymentów, takich jak: separacja zwierząt w celu monitorowania ich reakcji odruchowych i wydzielniczych. Podczas których stosował liczne bodźce mające wpłynąć na określenie reguł, które rządzą indukcją i stymulacją odruchów bezwarunkowych. Pokazał on również, iż zwierze poddawane zbyt długiej ekspozycji na pewne czynniki z którymi nie może sobie poradzić reaguje negatywnie w postaci zdenerwowania. Dało to podwaliny dla kolejnej dyscypliny naukowej zwanej psychiatrią eksperymentalną. Diagnozując różnicę wyższych czynności nerwowych u człowieka i zwierząt, zaproponował istnienie tak zwanego drugiego układu sygnałów (mowa).W informacjach podanych przez niego i dotyczących wyższych czynności nerwowych wykorzystał dotychczasowe dane z dziedziny uczenia i zachowania. Dzisiejsza wiedza o procesach nerwowych (przekaźnictwie neuronalnym, hamowaniu, stymulacji neuronów) nie ma żadnego udokumentowania w hipotezach, co więcej w wielu przypadkach jego hipotezy okazały się być błędne. Pomimo to będzie on uważany za ojca fizjologii układu nerwowego, a jego badania będą nadal stanowić podwaliny dla nauki o uczeniu się i zapamiętywaniu organizmów.