“我知道你一進入實驗室，就忘記了世界上所有的一切，我與其去實驗室裏礙手礙腳，不如在外麵等著你，這反而可以讓你快點做完實驗出來。”女友認真地說，並無半句怨言。
巴甫洛夫一生最偉大的實驗是狗的假喂飼實驗，這個實驗奠定了消化生理學、胃生理學的基礎，被稱為19世紀生理學最傑出的實驗。他也因此獲得了1904年諾貝爾生理學和醫學獎。
巴甫洛夫曾經到法國留學，1886年學成回國之後就專注於研究動物消化係統的生理狀況。他最喜歡的動物是狗，覺得它既通人性又有靈氣，因此他就拿狗來做實驗。可是這個研究課題要求是在活體狀態下進行。怎樣才能觀察到活蹦亂跳的狗體內的消化活動呢？經過長時間的冥思苦想，他終於設計出了一個非常絕妙的假喂飼實驗。
他首先對狗做了兩個手術：一是切斷狗的食道，使食物不能通過食道進入胃；二是從狗的胃裏接出一根橡皮管，穿過肚皮通到體外，其目的主要是了解狗吞食與胃液分泌之間的關係。實驗正式開始後，先對狗喂飼新鮮的肉食，餓了兩天的狗大口大口地吞食，鮮肉在它嘴裏咀嚼了幾下便吞了下去，可是吞進去的肉通過被切斷的食道進入了食盤。狗雖然不停地吞食，卻沒有一塊肉進入胃中。這時奇跡出現了，橡皮管裏竟然出現了胃液，並滴入事先準備好的廣口瓶中。這一實驗充分證明了食物一進入狗的口腔，胃就會自然分泌出胃液，而不是在食物進入胃裏才分泌出胃液。
實驗取得了成功。可是巴甫洛夫沒有到此止步，他還想知道胃分泌胃液內在的原因。於是他又進行了另一個類似的實驗。他先把與狗的胃相連的神經係統進行手術處理，給它的迷走神經安亡了“開關”。當他切斷了兩條支路的迷走神經，使腦與胃的聯係中斷時，雖然狗仍然在吞食鮮肉，可是胃液再也不產生了。這一實驗證明了是神經係統在調節分泌胃液的腺體並控製整個消化係統的活動。
試驗取得成功以後，巴甫洛夫以更飽滿的熱情投入了工作。1935年8月，86歲高齡的巴甫洛夫主持了在列寧格勒和莫斯科召開的第15屆國際生理學大會，獲得“全世界生物學界元老”的榮譽稱號。
1936年2月27日，巴甫洛夫因肺炎不幸逝世。臨終前，當看到一縷陽光透過窗戶射進了屋內時，他喃喃地說：“起來，我要起來！”他還希望迎著清晨的陽光抓緊時間工作！
巴甫洛夫為科學事業奮鬥到了生命的最後一分鍾。