Klasik koşullanma, nötr bir uyaranın, zaten bir tepkiyi tetikleyen bir uyaranla eşleştirilmesi sonucu oluşan öğrenmedir. Tekrarlanan eşleştirmelerden sonra, nötr uyaranın kendisi de benzer bir tepkiyi tetiklemeye başlar.

İvan Pavlov'un köpeklerle yaptığı deneyler, bu durumun klasik bir örneği olmaya devam etmektedir. Başlangıçta önemsiz olan bir metronom sesi, yiyecekten hemen önce sunulmuştur. Yiyecek doğal olarak tükürük salgılanmasına neden olmuştur. Birkaç eşleştirmeden sonra, yalnızca metronom sesi de tükürük salgılanmasına neden olmuştur. Yiyecek koşulsuz uyaran; yiyeceğe karşı tükürük salgılanması koşulsuz tepki; metronom ise koşullu uyaran; metronoma karşı tükürük salgılanması ise koşullu tepki haline gelmiştir.

Bu olgu yaygındır. Mekanlara, insanlara ve reklamlara karşı duygusal tepkiler genellikle klasik koşullanma yoluyla oluşur. Tat alma isteksizliği, yeni bir yiyeceğin daha sonraki bir hastalıkla tek bir şekilde eşleştirilmesiyle bile edinilebilir. Sistematik duyarsızlaştırma gibi terapötik teknikler, koşullu korkuyu azaltmak için aynı prensipleri tersine kullanır.

Klasik koşullanma, organizma hiçbir şey öğrenmeye çalışmadığı zamanlarda bile sinir sisteminin olaylar arasındaki öngörülebilir ilişkileri otomatik olarak kaydettiğini göstermektedir.