Stimulus tak terkondisi adalah stimulus yang secara alami dan otomatis memicu respons tanpa pembelajaran sebelumnya. Ini adalah peristiwa yang signifikan secara biologis yang menjadi inti dari pengkondisian klasik.

Makanan di dalam mulut adalah stimulus tak terkondisi untuk produksi air liur; suara keras adalah stimulus tak terkondisi untuk reaksi terkejut; sengatan listrik ringan adalah stimulus tak terkondisi untuk reaksi menarik diri atau rasa takut. Dalam eksperimen Pavlov, stimulus tak terkondisi adalah bubuk daging yang secara konsisten menghasilkan produksi air liur. Ketika stimulus netral berulang kali dipasangkan dengan stimulus tak terkondisi, stimulus netral tersebut menjadi stimulus terkondisi yang mampu menghasilkan respons serupa dengan sendirinya.

Keefektifan stimulus tak terkondisi bergantung pada intensitasnya, keadaan motivasi organisme, dan kesiapan evolusioner spesies tersebut. Beberapa stimulus lebih mudah diasosiasikan dengan respons tertentu daripada yang lain. Tanpa stimulus tak terkondisi, pengkondisian klasik tidak dapat menetapkan sinyal baru untuk respons tersebut.

Peristiwa yang sudah menghasilkan reaksi yang dapat diandalkan adalah stimulus tak terkondisi.