條件反射是個體生活過程中，在非條件反射的基礎上形成的，也可通過實驗訓練形成。例如，給狗進食會引起唾液分泌，這是非條件反射，食物是非條件刺激。給狗以鈴聲刺激，狗并不分泌唾液，因為鈴聲與進食無關，故稱為無關刺激。但如在給狗進食前先出現鈴聲，然后再給食物，兩者多次結合后，單獨給以鈴聲刺激，狗也會分泌唾液。這是因為鈴聲與食物多次結合應用后，鈴聲已成為食物的信號，由無關刺激轉變成條件刺激。由條件刺激引起的反射稱為條件反射。在日常生活中，任何無關刺激只要多次與非條件刺激結合，都可能成為條件刺激而建立條件反射，因而條件反射數量無限。條件反射形成的基本條件是無關刺激與非條件刺激在時間上的結合，這個過程稱為強化。條件反射建立后，如果只反復給予條件刺激，不再用非條件刺激強化，經過一段時間后，條件反射效應逐漸減弱，甚至消失，這稱為條件反射的消退。初建立的條件反射還不鞏固，容易消退。為使條件反射鞏固下來，就需要不斷地強化。人們的學習過程就是條件反射建立的過程，要想獲得鞏固的知識，就要不斷地復習強化。

條件反射形成的機制尚未完全清楚，可能是傳入的非條件刺激信息和條件刺激的信息，在各級中樞之間建立了暫時性的功能聯系，在人類和高等動物這種暫時性功能聯系，必須通過大腦皮層才能建立起來。