Получив начальное образование в церковном заведении, продолжил обучение на физико-математическом факультете Петербургского университета. Впоследствии он был зачислен в Военно-хирургическую академию, которую окончил с золотой медалью. В 1873 году молодой ученый начинает исследовательские работы над строением легких лягушки. Иван трудится над написанием научного труда на тему влияния нервов гортани на кровообращение. Через некоторое время Павлов и еще один студент – М.Афанасьев, занялись изучением поджелудочной железы. Эта исследовательская работа награждена золотой медалью.

Об одном из экспериментов, получившем название «собака Павлова», сейчас известно каждому школьнику. Он заключался в том, что ученый изучал рефлексы животного на воздействие извне. Опыт состоял в том, что вначале звучал сигнал метронома, а потом собака получала еду. После сеанса у животного выделялась слюна, даже если оно не получало еду. Так Павлову удалось вывести понятие рефлекса, который формируется на опыте. В 1923 году ученый впервые описал опыты над животными, которые проводились на протяжении двадцати лет. Ивану Павлову удалось сделать прорыв в изучении познаний функций мозга. Увлечения • Ивана Петровича с детства воодушевляло коллекционирование насекомых и растений. Он просил рязанских детей приносить ему гусениц и затем наблюдал за развитием бабочек; • Позднее загорелся страстью к филателии. Все, кто знал о его хобби, присылали ему новые марки; • Собирательство книг – ещё одно увлечение. В день рождения любого члена его большой семьи преподносились произведения какого-нибудь писателя; • Коллекционировать картины Павлов начал с покупки портрета сына Володи, написанного известным портретистом Н.А Ярошенко. Однажды ему подарили картину с изображением моря на закате, и у него появился интерес к живописи. Содержание картин он понимал по-своему, представляя не то, что видит сам, а как, возможно, мыслит художник; • У Павлова было слабое зрение, и он ничего не видел без очков. Несмотря на это, он очень много читал. Каждую книгу привык прочитывать дважды, а затем мог цитировать большие фрагменты из неё; • Павлов постоянно занимался гимнастикой. Он создал общество любителей физической культуры и велосипедной езды, став в нём председателем. По сведениям очевидцев, Павлов был левшой, что при его ловкости и профессионализме не мешало ему проводить сложные операции и опыты. Но он тренировал и свою правую руку. Павлову принадлежит остроумное решение исследований под названием «мнимое кормление». Этот метод позволял получать желудочный сок, исключая попадания пищи в желудок. «Хронический» эксперимент позволял наблюдать за процессами организма, не нарушая его целостности. Все опыты проводились на собаках. Профессор очень трепетно относился к животным и любил их. В 1929 году к его 80-летию в деревне Колтуши под Ленинградом начала работать биостанция Института экспериментальной медицины - специальный научный институт-городок, единственное в мире научное учреждение такого рода, прозванный «столицей условных рефлексов». Осуществилась и давняя мечта Павлова об органической связи между теорией и практикой: при его институтах образовались клиники нервных и психических заболеваний. Началось регулярное издание научных трудов лаборатории Павлова. В 1934 году с особым размахом был отпразднован его 85 летний юбилей.

22 февраля 1936 года во время очередной поездки в Колтуши для работы в своем научном городке, Павлов простудился и заболел воспалением легких. Несколько дней ход его болезни не вызывал особой тревоги, однако к вечеру 26 февраля состояние ученого ухудшилось: врачи констатировали дальнейшее распространение пневмонии, падение температуры, ослабление сердечной деятельности. 27 февраля Павлова не стало. Ему шел 88-й год. Память о великом русском учёном останется на века. Улицы в городах России и за рубежом, площади, высшие учебные заведения и иные медицинские учреждения, село в Ленинградской области, кратер на оборотной стороне Луны и астероид названы его именем. К 150-летию в 1999 году вышли 2 монеты банка России с его изображением. Его образ увековечен в 16 монументах и на двух марках. Были созданы биографические кинофильмы, изданы книги с описанием его многолетнего труда. Учреждены несколько наград за продолжение дела Павлова и становление медицины и психологии.