O condicionamento clássico é um tipo de aprendizagem que ocorre quando um estímulo neutro é associado a um estímulo que já suscita uma resposta. Após repetidas associações, o próprio estímulo neutro passa a suscitar uma resposta semelhante.

As experiências de Ivan Pavlov com cães continuam a ser a ilustração clássica. O som de um metrónomo, inicialmente irrelevante, era apresentado imediatamente antes da comida. A comida, naturalmente, produzia salivação. Após várias repetições, só o metrónomo produzia salivação. A comida é o estímulo incondicionado; a salivação em resposta à comida é a resposta incondicionada; o metrónomo torna-se o estímulo condicionado; a salivação em resposta ao metrónomo é a resposta condicionada.

O fenómeno é generalizado. As reações emocionais a lugares, pessoas e anúncios são frequentemente condicionadas classicamente. As aversões gustativas podem ser adquiridas numa única associação de um alimento novo com uma doença posterior. Técnicas terapêuticas como a dessensibilização sistemática utilizam os mesmos princípios de forma inversa para reduzir o medo condicionado.

O condicionamento clássico demonstra que o sistema nervoso regista automaticamente relações preditivas entre acontecimentos, mesmo quando o organismo não está a tentar aprender nada.