古典的条件づけとは、中立的な刺激と、すでに何らかの反応を引き起こす刺激を対提示することで生じる学習のことである。繰り返し対提示されることで、中立的な刺激自体が同様の反応を引き起こすようになる。

イワン・パブロフの犬を使った実験は、その古典的な例として今もなお語り継がれています。最初は無関係だったメトロノームの音が、食べ物の直前に提示されました。食べ物は自然に唾液分泌を促しました。何度か繰り返した後、メトロノームの音だけで唾液分泌が起こるようになりました。食べ物は無条件刺激、食べ物に対する唾液分泌は無条件反応です。そしてメトロノームは条件刺激となり、メトロノームに対する唾液分泌は条件反応となるのです。

この現象は広く見られる。場所、人、広告に対する感情的な反応は、しばしば古典的条件付けによって形成される。味覚嫌悪は、新しい食べ物と後々の病気を一度だけ組み合わせることで獲得されることがある。系統的脱感作療法などの治療法は、同じ原理を逆向きに利用して、条件付けられた恐怖を軽減する。

古典的条件づけは、生物が何かを学習しようとしていない時でさえ、神経系が出来事間の予測的な関係を自動的に記録することを示している。