Spontaniczna regeneracja to ponowne pojawienie się reakcji warunkowej po okresie odpoczynku po wygaśnięciu. Reakcja powraca, mimo że nie nastąpiło dalsze parowanie bodźców warunkowych i bezwarunkowych.

Po wygaśnięciu reakcji warunkowej poprzez wielokrotne podanie samego bodźca warunkowego, wprowadzana jest pauza. Po ponownym podaniu bodźca warunkowego reakcja często pojawia się ponownie, ale z mniejszą siłą. Kolejne próby wygaszania ponownie ją osłabiają, jednak spontaniczne wybudzenie może nastąpić po kolejnych odpoczynkach. Zjawisko to pokazuje, że wygaszanie nie wymazuje pierwotnego wyuczenia; tworzy ono konkurujące skojarzenie hamujące, które może tymczasowo zaniknąć.

Spontaniczne wyzdrowienie obserwuje się zarówno w warunkowaniu klasycznym, jak i instrumentalnym. Pomaga to wyjaśnić, dlaczego wygaszone lęki lub nawyki czasami powracają po okresie spokoju. Całkowite wyeliminowanie reakcji warunkowej może wymagać wielu sesji wygaszania w odstępach czasu lub wygaszania przeprowadzanego w zróżnicowanych kontekstach.

Reakcja, która wydawała się zaniknąć, może pojawić się ponownie po przerwie. Ten powrót to spontaniczne wyzdrowienie.