Передовые ученые-материалисты давно связывали психические явления с деятельностью мозга. К моменту, когда Павлов начал свои исследования, существовали три группы данных и идей.
Во-первых, ряд фактов о связи психики с корой мозга давала клиника. Уже во второй половине прошлого века было установлено, что отдельные отправления психики (в частности, отдельные виды ощущений) связаны с определенными зонами коры головного мозга. Так, при заболеваниях, связанных с разрушением тех или иных участков коры, страдали определенные виды чувствительности. Было показано также, что при тяжелых психических заболеваниях отмечаются изменения клеток коры, иногда гибель некоторых групп их. Все эти данные являлись первым важным доказательством того, что психика связана с функцией мозга.
Во-вторых, был изучен такой элементарный психический акт, как ассоциация. Психологи давно заметили, что одно внешнее впечатление совершенно закономерно вызывает у человека другое, уже пережитое впечатление. Такую связь двух представлений психологи назвали ассоциацией. Был выделен ряд видов ассоциаций, но их физиологической основы психологи не знали.
В-третьих, мыслители-материалисты развивали положение о том, что содержание нашей психики всецело определяется совокупностью жизненных впечатлений. Именно этим, а не исповедовавшейся идеалистами свободой воли объясняли ученые поведение, поступки человека. С особой силой эти представления были развиты русскими революционными демократами XIX века и их соратником И. М. Сеченовым, который писал: «Первоначальная причина всякого поступка лежит всегда во внешнем чувственном возбуждении, потому что без него никакая мысль невозможна».
Для того чтобы эти три круга данных и идей могли быть собраны воедино, приведены, так сказать, к общему знаменателю, требовалось знать конкретные закономерности работы коры мозга. Открытием И. П. Павлова было то, что основной функцией коры мозга является замыкание и осуществление временных связей между различными нервными элементами, и это позволило наполнить представление о коре мозга как органе психики конкретным содержанием.
Открытие условных рефлексов сыграло громадную роль в двух аспектах.