Передові вчені-матеріалісти давно пов'язували психічні явища з діяльністю мозку. До моменту, коли Павлов почав свої дослідження, існували три групи даних та ідей.
По-перше, ряд фактів про зв'язок психіки з корою мозку давала клініка. Вже в другій половині минулого століття було встановлено, що окремі відправлення психіки (зокрема, окремі види відчуттів) пов'язані з певними зонами кори головного мозку. Так, при захворюваннях, пов'язаних з руйнуванням тих чи інших ділянок кори, страждали певні види чутливості. Було показано також, що при важких психічних захворюваннях відзначаються зміни клітин кори, іноді загибель деяких груп їх. Всі ці дані були першим важливим доказом того, що психіка пов'язана з функцією мозку.
По-друге, був вивчений такий елементарний психічний акт, як асоціація. Психологи давно помітили, що одне зовнішнє враження абсолютно закономірно викликає у людини інше, вже пережите враження. Таку зв'язок двох уявлень психологи назвали асоціацією. Було виділено ряд видів асоціацій, але їх фізіологічної основи психологи не знали.
По-третє, мислителі-матеріалісти розвивали положення про те, що зміст нашої психіки цілком визначається сукупністю життєвих вражень. Саме цим, а не сповідалася ідеалістами свободою волі пояснювали вчені поведінку, вчинки людини. З особливою силою ці уявлення були розвинені російськими революційними демократами XIX століття і їх соратником І. М. Сеченова, який писав: «Первісна причина всякого вчинку лежить завжди в зовнішньому чуттєвому збудженні, тому що без нього ніяка думка неможлива».
Для того щоб ці три кола даних та ідей могли бути зібрані воєдино, наведені, так би мовити, до спільного знаменника, потрібно знати конкретні закономірності роботи кори мозку. Відкриттям І. П. Павлова було те, що основною функцією кори мозку є замикання і здійснення тимчасових зв'язків між різними нервовими елементами, і це дозволило наповнити уявлення про корі мозку як органі психіки конкретним змістом.
Відкриття умовних рефлексів зіграло величезну роль у двох аспектах.