非条件反射是机体固有的，即出生后便存在的一系列反射。如婴儿的吸吮反射，口腔内食物刺激感受器引起唾液分泌的反射，以前学过的减压反射，咳嗽反射等等。而条件反射是机体在生活过程中，在一定条件下形成的，是后天经过学习而产生的。有关条件反射的研究，俄国生理学家巴甫洛夫是这一领域的创始人。
1.条件反射的形成 形成条件反射的基本条件是条件刺激与非条件刺激在时间上的结合，又称为“强化”。任何条件刺激与非条件刺激结合后都可以形成条件反射。
条件刺激是指这一刺激与引起某一非条件反射无关。如铃声或灯光不能引起狗流唾液，即与狗的唾液分泌的反射无关，又称无关刺激。而酸刺激口腔粘膜可引起唾液分泌，即非条件反射，此时酸是非条件刺激。当铃声或灯光出现后以酸刺激口腔粘膜，经过几次结合（强化）后，单独给以铃声或灯光就可引起唾液分泌，即形成条件反射。
2.条件反射建立的机制 非条件反射是先天的，生来就有的一种反射。而条件反射是后天经过学习而形成的。巴甫洛夫认为这是在大脑皮层中建立了一种暂时的联系。例如声音的刺激可以在大脑皮层产生一兴奋灶，但不能引起唾液分泌。食物的刺激也可以在大脑皮层中形成一兴奋灶，并可引起唾液分泌。当声音刺激与食物结合（强化）后，单独给以声音也可以引起唾液分泌。此时是声音刺激（条件刺激）在皮层中产生的兴奋灶与食物刺激（非条件刺激）在皮层中产生的兴奋灶之间建立起了一种暂时的联系，使声音刺激可以引起唾液分泌。这是巴甫洛夫当时的解释。后来的研究表明，这种联系实际上很复杂。脑内很多低级中枢中也参与条件反射的建立。目前有关它的详细机理还不完全了解。
3.条件反射的生物学意义 由于条件反射是后天经过学习而形成的一种反射，环境中各种各样的条件刺激，一旦与非条件刺激相结合，都可以成为引起某种非条件反射的信号，而引起相应的条件反射。这样，在生活中条件反射的数量大大超过非条件反射的数量，从而使机体对环境的适应能力提高。例如动物的食物性条件反射。当饲养人员的出现成为引起食物条件反射的“信号”时，动物实际上在进食前消化系统就已开始活动， 为下一步的进食和消化作好了准备。特别是一些防御性条件 反射的建立，使动物在“危险”真正出现之前已作好准备，从而使动物能更好地适应环境的变化。
4.人类的条件反射 人类与一般动物的主要区别之一是人类具有语言和文字。“红灯”这一词汇，代表能产生红色光线的灯。因此，在人类的条件反射形成中，语言和文字也可以作为一种信号建立条件反射。例如在以红灯建立的条件反射中，出现“红灯”一词或红灯一词的发音都可以引起条件反射。因此有人将具体的刺激，例如光、声、嗅、味、触等等刺激，称之为第一信号系统，而语言和文字则称为抽象的第二信号系统。由于人类具有语言和文字，因此，可以运用它们进行分析推理等思维活动。这是人类区别于一般动物的最主要标志。
近年来，有人发现，一些免疫反应也能形成条件反射。例如一种能广泛抑制免疫功能的药物----环磷酰胺，它能直接作用于免疫细胞，抑制它们的功能。樟脑的气味对免疫细胞的功能毫无作用，是一种无关刺激。实验时当给动物注射环磷酰胺之前给予樟脑的气味刺激，即进行强化训练。经强化后（有时只要强化一次），下次单独给予樟脑气味，即可抑制免疫反应，建立了条件性免疫抑制反应，樟脑成为了条件刺激。原本认为环磷酰胺是直接作用于免疫细胞抑制其功能，并不通过神经系统。它怎么能建立条件反射？它的非条件反射的反射弧在哪里？至今仍不清楚。正是由于这些基本问题仍不清楚，在谈到免疫条件反射时，只是泛泛地称之为免疫条件反应，而未将其定为免疫条件反射。这从一个侧面说明由巴甫洛夫发现的条件反射经过几十年的研究，仍然还有很多有待解决的问题。对条件性免疫反应的深入研究，也许会大大推动对一般条件反射机制的研究。