Un stimulus inconditionnel est un stimulus qui déclenche naturellement et automatiquement une réponse, sans apprentissage préalable. Il s'agit de l'événement biologiquement significatif au cœur du conditionnement classique.

La présence d'aliments dans la bouche est un stimulus inconditionnel de salivation ; un bruit fort est un stimulus inconditionnel de sursaut ; une légère décharge électrique est un stimulus inconditionnel de retrait ou de peur. Dans les expériences de Pavlov, le stimulus inconditionnel était la poudre de viande qui provoquait systématiquement une salivation. Lorsqu'un stimulus neutre est associé de manière répétée au stimulus inconditionnel, il devient un stimulus conditionnel capable de produire une réponse similaire à lui seul.

L'efficacité d'un stimulus inconditionnel dépend de son intensité, de l'état motivationnel de l'organisme et de la prédisposition évolutive de l'espèce. Certains stimuli sont plus facilement associés à des réponses particulières que d'autres. Sans stimulus inconditionnel, le conditionnement classique ne peut établir un nouveau signal pour cette réponse.

L'événement qui produit déjà une réaction fiable est le stimulus inconditionnel.