Պավլովը 1875 թ-ին ավարտել է Սանկտ Պետերբուրգի համալսարանը, 1879 թ-ին՝ Բժշկավիրաբուժական ակադեմիան: Նույն թվականից եղել է Ս. Բոտկինի անվան կլինիկայի ֆիզիոլոգիայի լաբորատորիայի վարիչ: 1884–86 թթ-ին կատարելագործվել է Բրեսլաուում և Լայպցիգում, 1890 թ-ին ընտրվել է Բժշկավիրաբուժական ակադեմիայի պրոֆեսոր, միաժամանակ ղեկավարել մի շարք ինստիտուտների ֆիզիոլոգիայի լաբորատորիաները, 1925 թ-ից` ԽՍՀՄ գիտությունների ակադեմիայի ֆիզիոլոգիայի ինստիտուտը: Պավլովի հիմնական հետազոտությունները վերաբերում են արյան շրջանառությանը, մարսողությանը և բարձրագույն նյարդային գործունեությանը: Նրա գիտական գործունեությունը հեղաշրջող ազդեցություն է ունեցել արյան շրջանառության ու մարսողության վերաբերյալ եղած պատկերացումների վրա, իսկ պայմանական ռեֆլեքսների տեսությունը դարձել է մարդու և կենդանիների գլխուղեղի բարձրագույն գործառույթների ուսումնասիրության մատերիալիստական հիմքը: Նա առաջինն է (1883 թ-ին) ցույց տվել սրտի աշխատանքն ուժեղացնող ու թուլացնող նյարդաթելերի գոյությունը, որը դարձավ նյարդային համակարգի սնուցողական գործառույթի վերաբերյալ ուսմունքի մշակման հիմքը: 1897թ-ին ապացուցել է, որ մարսողության համակարգը գտնվում է գլխուղեղի կեղևի կարգավորող ազդեցության ներքո, ինչի համար 1904 թ-ին արժանացել է Նոբելյան մրցանակի: Մեկուսացված (պավլովյան) ստամոքսի վրա կատարած փորձերով Պավլովը պարզել է ստամոքսի հյութազատության 2 փուլերը: Լեղապարկի քրոնիկական խուղակի միջոցով ուսումնասիրել է լյարդի ֆիզիոլոգիան: Պավլովն զբաղվել է նաև բարձրագույն նյարդային գործունեության տիպերի, նյարդային հիմնական շարժընթացների՝ դրդման և արգելակման, քնի, հիպնոսի, նևրոզների ու գլխուղեղի կեղևում գործառույթների տեղակայման և այլ հարցերի ուսումնասիրմամբ: Ազդանշանային համակարգի մասին ուսմունքում Պավլովը ցույց է տվել մարդուն բնորոշ առանձնահատկությունը՝ առաջին ազդանշանային համակարգի հետ երկրորդ ազդանշանային համակարգի՝ խոսելու գործառույթի առկայությունը: 1935 թ-ին ֆիզիոլոգների 15-րդ միջազգային գիտաժողովում Պավլովը ճանաչվել է աշխարհի ֆիզիոլոգների ավագ՝ ոչ միայն տարիքի, այլև բարձր հեղինակության համար: Պավլովը 1907 թ-ից՝ Սանկտ Պետերբուրգի, այնուհետև ԽՍՀՄ գիտությունների ակադեմիաների ակադեմիկոս էր, ընտրվել է նաև արտասահմանյան բազմաթիվ գիտական ընկերությունների, ակադեմիաների անդամ և պատվավոր անդամ: Պավլովի անունով են կոչվել ՌԴ գիտությունների ակադեմիայի ֆիզիոլոգիայի, Սանկտ Պետերբուրգի 1-ին և Ռյազանի բժշկական ինստիտուտները: 1934 թ-ին ԽՍՀՄ գիտությունների ակադեմիան սահմանել է Պավլովի անվան մրցանակ, 1949 թ-ին՝ ոսկե մեդալ: Պավլովին աշակերտել են հայ գիտնականներ Լ. Օրբելին, Է. Հասրաթյանը և ուրիշներ:
| 
