Podmíněné reflexy jsou typem učení. Na rozdíl od nepodmíněných se podmíněné reflexy vytvářejí pouze jako dočasné, opakovanými situacemi se mohou posilovat nebo naopak vyhasínají, pokud chybí podněty neboli signály, které je vyvolaly. Podmíněný reflex vznikne např. pokud při krmení psa zazvoníme, po zhruba dvaceti opakováních stačí pouze zazvonit a pes začne slinit, jako kdyby dostával potravu: Pavlovův reflex.

Podmíněné reflexy vznikají takzvaným podmiňováním, které může být dvojího druhu. Klasické podmiňování označuje situaci, kdy je typická reakce (např. slinění psa) na typický podnět (jídlo) nahrazena stejnou reakcí, ale na jiný podnět (zvuk zvonku, vysílaný zpočátku při podávání jídla). Po čase nemusí být primární podnět přítomný a reakce je přítomna stále. Při delší absenci primárního podnětu (jídlo podané po zvonku) však dochází k vyhasínání reakce (ztrácí biologický smysl). Nejsilnějším podmíněným reflexem je chuťová averze, která vzniká při negativních pocitech, které provázejí (následují) příjem potravy (silná nevolnost po požití jídla, donucování k jídlu, zejména u dětí). Druhým typem je operantní (instrumentální) podmiňování, spojené s činností subjektu. Podmiňování může být pozitivní (odměna za činnost) nebo negativní (trest). Pokud po určitém chování (dítě poprosí) přijde odměna (například bonbón), dítě bude prosit častěji. Naopak trest vede k potlačení nežádoucího chování. Operantní podmiňování je používáno při výchově (např. dětí, psů) a při drezuře zvířat. Studiem klasického podmiňování (někdy též Pavlovova) se zabýval ruský lékař Ivan Petrovič Pavlov, operantní podmiňování se váže se jmény John Watson, Burrhus Frederic Skinner a E. L. Thorndike.

I. P. Pavlov nazval soubor signálů určitého druhu signální soustavou. Rozlišujeme první a druhou signální soustavu.

• První signální soustavu určuje soubor podmíněných reflexů na bezprostřední signály jako jsou barvy, zvuky, doteky, různé chemické, fyzikální nebo biologické jevy. Je společná člověku i zvířatům a je základem konkrétního myšlení.
• Druhá signální soustava je soubor podmíněných reflexů na abstraktní, tedy psané nebo slovní podněty. Člověk rozlišuje nejen zvuk slova, ale i jeho obsah. Tyto schopnosti označujeme jako vyšší nervovou činnost (řeč, psaní, myšlení). Druhá signální soustava je vyvinuta jen u člověka.