El condicionamiento clásico es un aprendizaje que se produce cuando un estímulo neutro se asocia con un estímulo que ya provoca una respuesta. Tras varias asociaciones, el propio estímulo neutro comienza a provocar una respuesta similar.

Los experimentos de Iván Pavlov con perros siguen siendo el ejemplo clásico. El sonido de un metrónomo, inicialmente irrelevante, se presentaba justo antes de la comida. La comida provocaba salivación de forma natural. Tras varias repeticiones, el metrónomo por sí solo producía salivación. La comida es el estímulo incondicionado; la salivación ante la comida es la respuesta incondicionada; el metrónomo se convierte en el estímulo condicionado; la salivación ante el metrónomo es la respuesta condicionada.

Este fenómeno es generalizado. Las reacciones emocionales ante lugares, personas y anuncios publicitarios suelen estar condicionadas clásicamente. Las aversiones gustativas pueden adquirirse con tan solo asociar un alimento nuevo a una enfermedad posterior. Técnicas terapéuticas como la desensibilización sistemática utilizan los mismos principios, pero a la inversa, para reducir el miedo condicionado.

El condicionamiento clásico demuestra que el sistema nervioso registra automáticamente relaciones predictivas entre eventos, incluso cuando el organismo no está intentando aprender nada.